[发明专利]一种深冷加工镍基高温合金的参数优化方法

摘要

本发明公开了一种深冷加工镍基高温合金的参数优化方法，包括：以喷射液氮的方式执行深冷加工，并为包括切削速度、切削深度和切削进给量在内的一系列待优化输入加工参数设定取值区间；根据正交试验来执行多种工况下的车削加工，相应建立车削模型，并求解各工况下作为研究变量的输出结果；选取切削温度、加工平面方向的表面残余拉应力和最大残余压应力的深度这三个变量作为优化目标，并采用响应面法进行拟合；对三个优选目标分别设定优化系数，并求解获得在深冷加工条件下，上述待优化加工参数的最优解。通过本发明，能够在主要车削加工输出结果之间取得良好的平衡，有效执行对整体切削工艺参数的优化，同时达到显著提高加工质量的目的。

主权项

一种深冷加工镍基高温合金的参数优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(a)为车床主轴及配置的车刀组装液氮冷却喷头，该液氮冷却喷头随着车床主轴和车刀同步移动用于喷射液氮以执行深冷加工；此外，为包括切削速度、切削深度和切削进给量在内的一系列待优化输入加工参数分别设定取值区间；(b)在上述各个取值区间的范围内，分别选取所述输入加工参数进行组合，并根据正交试验来执行多种工况下的车削加工，相应建立车削模型；然后，求解各种工况下所对应的包括切削温度、轴向车削分力Fx、径向车削分力Fy、加工平面方向的表面残余拉应力、加工平面方向的最大残余压应力、以及加工平面方向的最大残余压应力的深度在内的输出结果；(c)基于步骤(b)所建立的车削模型，选取切削温度、加工平面方向的表面残余拉应力以及加工平面方向的最大残余压应力的深度这三个变量作为优化目标；(d)采用响应面法并通过二次多项式回归方程的形式，对步骤(c)所选取的三个优化目标分别进行拟合，并获得如下所示的通用拟合方程：W＝a+b₁×S+b₂×A_p+b₃×f_z+c₁×S×A_p+c₂×S×f_z+c₃×A_p×f_z+d₁×S²+d₂×A_p²+d₃×f_z²其中，W表示拟合对象也即切削温度T、加工平面方向的表面残余拉应力σ_L或者加工平面方向的最大残余压应力的深度σ_Y；a、b₁、b₂、b₃、c₁、c₂、c₃、d₁、d₂、d₃分别是该拟合方程的各个系数，S表示在响应面法试验过程中所选取的多个切削速度，A_p表示在响应面法试验过程中所选取的多个切削深度，f_z则表示在响应面法试验过程中所选取的多个切削进给量；(e)按照加工平面方向的最大残余压应力的深度、切削温度和加工平面方向的表面残余拉应力的前后优先级次序，分别对它们各自所对应的拟合方程来设定不同的优化系数，然后进行求解相应获得在深冷加工条件下，切削速度、切削深度和切削进给量这些参数在所述取值区间范围内的最优解，并将其作为最终用于执行镍基高温合金切削加工的工艺参数组合，由此完成整体的参数优化过程。