[发明专利]面向多目标的钛合金整体叶盘侧铣加工切削参数优化方法

说明书

面向多目标的钛合金整体叶盘侧铣加工切削参数优化方法，属于机械加工技术领域。本发明的方法步骤如下：步骤一：确定合理的切削参数范围；步骤二：完成侧铣正交实验，收集实验数据；步骤三：建立侧铣切削参数优化多目标模型；步骤四：基于NSGA‑II算法的gamultiobj函数对多目标模型进行求解，实现切削参数的优化。本发明通过遗传算法优化切削参数保证了切削力和工件表面粗糙度较小，加工效率较高。实现了对切削参数的合理选择。

技术领域

本发明涉及一种钛合金整体叶盘侧铣加工切削参数优化方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

整体叶盘是为了满足高性能航空发动机而设计的新型结构件，与传统叶片和轮盘榫接形式相比，减少了结构重量及零件数量，简化了发动机结构，提高了气动效率和推重比，使发动机综合性能得到显著改善。虽然整体叶盘有诸多优点，但其加工制造却给工程技术人员带来很大的挑战。一方面由于其通道开敞性差，叶片型面为空间自由曲面，结构较为复杂；另一方面其制造材料多采用钛合金、高温合金等高性能难加工材料且加工精度要求高。这会导致钛合金整体叶盘加工加工过程中，切削力大、刀具剧烈磨损，刀具寿命短，容易导致严重的加工硬化，直接影响整体叶盘的加工效率和加工质量。而侧铣加工为整体叶盘加工的主要方式，在钛合金整体叶盘侧铣加工中，会存在切削力和工件表面粗糙度大、加工效率低的问题。合理选择侧铣切削参数对切削力、工件表面粗糙度和加工效率有很大的影响，切削参数的优化方法在机械加工领域是很有研究价值的课题。

发明内容

本发明的目的是针对钛合金整体叶盘侧铣加工中切削力和工件表面粗糙度大、加工效率低的问题，提出了面向多目标的钛合金整体叶盘侧铣加工切削参数优化方法，实现对切削参数的合理选择。

实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

面向多目标的钛合金整体叶盘侧铣加工切削参数优化方法，所述方法步骤如下：

步骤一：确定合理的切削参数范围；

所述切削参数范围满足以下关系：

其中，切削参数包括切削速度v_c、每齿进给量f_z、径向切深a_e、轴向切深a_p，单位依次为m/min、mm/z、mm、mm；

步骤二：完成侧铣正交实验，收集实验数据；

所述侧铣正交实验的具体切削参数满足如下关系：

步骤三：建立侧铣切削参数优化多目标模型；

所述切削参数优化多目标模型包括切削力模型、表面粗糙度模型和加工效率模型，如下式：

其中，F为切削力，Ra为表面粗糙度，Q为加工效率，C_F、C_Ra为加工系数，x^F、y^F、z^F、n^F为切削力模型中各切削参数的指数，x^Ra、y^Ra、z^Ra、n^Ra为表面粗糙度模型中各切削参数的指数，z为球头铣刀的刃数，D为球头铣刀的直径；

所述切削力模型、表面粗糙度模型和加工效率模型进行取对数处理得到多元表达式，满足以下关系：