2024年4月10日发(作者：真友菱)
P20模具钢涂层刀具匹配及切削参数优化
随着汽车、电子、机械等行业迅速发展,作为其基础工艺装备的模具的需求量越来愈大,
并且由于模具生命周期较短,导致市场竞争激烈。因此提高模具生产效率是模具行业的首要
目标。
本文针对P20模具钢的铣削加工,开展了粗铣涂层刀具匹配与刀具磨损以及精铣表面
形貌的建模与精铣参数优化等研究工作。主要研究内容如下:(1)开展了涂层刀具与P20模
具钢的匹配性研究。
首先,选择了 10种涂层刀具并进行了涂层元素扩散实验,并对这10种刀具的抗Ti元素
流失能力进行了对比和排序,对比分析表明,A1203涂层能够有效的阻止钛元素向工件方向
流失。其次,通过对涂层的物理及力学性能分析发现,除了A1203复合涂层刀具之外,TiAlN
涂层及TiN-TiAlN复合涂层刀具也比较适合加工P20模具钢。
(2)进行了P20模具钢粗铣刀具磨损的研究。首先,根据企业实际加工经验以及刀片价
格缩小刀具选择范围,选取了 4种涂层刀具并进行了铣削实验,绘制了涂层刀具的磨损变化
曲线。
通过对比恒去除材料体积下的后刀面磨损量,优选出了耐磨性最好的涂层刀具。之后,
基于泰勒公式使用快速实验法,使用该涂层刀具继续进行铣削实验,建立了粗铣P20模具钢
的vcT数学模型。
(3)建立了球头铣削与圆角刀铣削表面形貌模型,优化了P20模具钢精铣参数。首先,结
合刀具旋转变换矩阵、平移运动矩阵、刀具姿态转换矩阵以及整体球头铣刀、整体圆角刀、
可转位圆角刀的刀刃曲线方程,建立了通用性较高的球头铣削与圆角刀铣削表面形貌模型。
另外,本文通过分析精铣后加工表面残留物的几何形状建立了球头铣削与圆角刀铣削
三维表面轮廓算术平均偏差数学表达式,并将该表达式与切削时间一起作为多目标遗传算
法的目标函数进行参数优化,得到了Pareto解集,为企业提供了一种参数优化方法。本研究
中,涂层刀具的匹配与粗铣刀具寿命数学模型的构建可为企业选择涂层刀具与控制生产成
本提供指导;精铣表面形貌及三维表面轮廓算术平均偏差模型的建立与切削参数的多目标
优化对企业合理选择切削参数以兼顾加工质量与切削效率有着重要作用。
2024年4月10日发(作者：真友菱)
P20模具钢涂层刀具匹配及切削参数优化
随着汽车、电子、机械等行业迅速发展,作为其基础工艺装备的模具的需求量越来愈大,
并且由于模具生命周期较短,导致市场竞争激烈。因此提高模具生产效率是模具行业的首要
目标。
本文针对P20模具钢的铣削加工,开展了粗铣涂层刀具匹配与刀具磨损以及精铣表面
形貌的建模与精铣参数优化等研究工作。主要研究内容如下:(1)开展了涂层刀具与P20模
具钢的匹配性研究。
首先,选择了 10种涂层刀具并进行了涂层元素扩散实验,并对这10种刀具的抗Ti元素
流失能力进行了对比和排序,对比分析表明,A1203涂层能够有效的阻止钛元素向工件方向
流失。其次,通过对涂层的物理及力学性能分析发现,除了A1203复合涂层刀具之外,TiAlN
涂层及TiN-TiAlN复合涂层刀具也比较适合加工P20模具钢。
(2)进行了P20模具钢粗铣刀具磨损的研究。首先,根据企业实际加工经验以及刀片价
格缩小刀具选择范围,选取了 4种涂层刀具并进行了铣削实验,绘制了涂层刀具的磨损变化
曲线。
通过对比恒去除材料体积下的后刀面磨损量,优选出了耐磨性最好的涂层刀具。之后,
基于泰勒公式使用快速实验法,使用该涂层刀具继续进行铣削实验,建立了粗铣P20模具钢
的vcT数学模型。
(3)建立了球头铣削与圆角刀铣削表面形貌模型,优化了P20模具钢精铣参数。首先,结
合刀具旋转变换矩阵、平移运动矩阵、刀具姿态转换矩阵以及整体球头铣刀、整体圆角刀、
可转位圆角刀的刀刃曲线方程,建立了通用性较高的球头铣削与圆角刀铣削表面形貌模型。
另外,本文通过分析精铣后加工表面残留物的几何形状建立了球头铣削与圆角刀铣削
三维表面轮廓算术平均偏差数学表达式,并将该表达式与切削时间一起作为多目标遗传算
法的目标函数进行参数优化,得到了Pareto解集,为企业提供了一种参数优化方法。本研究
中,涂层刀具的匹配与粗铣刀具寿命数学模型的构建可为企业选择涂层刀具与控制生产成
本提供指导;精铣表面形貌及三维表面轮廓算术平均偏差模型的建立与切削参数的多目标
优化对企业合理选择切削参数以兼顾加工质量与切削效率有着重要作用。