钛合金高速铣削的切削力实验研究与建模
2018年9月
第46卷第17期
机床与液压
MACHINE TOOL ＆HYDRAULICS
Sep.2018
Vol.46No.17
DOI ：10.3969／j.issn.1001-3881.2018.17.023
收稿日期：2017-04-04
基金项目：航天先进技术联合研究中心技术创新项目（15GFZ-JJ08-015）；山西省教育厅科技研究开发项目（20141116）
作者简介：韩变枝（1971 ），女，硕士，副教授，主要研究方向为机械高速切削加工二机械CAD ／CAM 技术三E -mail：
hanbianzhi＠https://www.360docs.net/doc/737721694.html,三
钛合金高速铣削的切削力实验研究与建模
韩变枝1，2，陈明2，王栋1
（1.山西工程技术学院，山西阳泉045000；2.上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240）
摘要：针对难加工材料Ti6Al4V （TC4）进行高速铣削的铣削力研究，通过多因素正交试验，分析切削参数对切削力的影响，得出对难加工材料宜采用高速小切削的方法加工三将铣削加工中的切削力分解为纵向铣削力二横向铣削力和轴向铣削力，根据铣削力和切削加工参数之间的关系，采用最小二乘法等概率统计方法和回归分析原理，建立了三向铣削力模型三对所建立的铣削力模型进行回归参数显著性检验，分析所构建模型的置信度和残差，结果表明所建立的铣削力模型能很好地符合原始实验数据，可靠性好，能用于铣削力的预测和控制，为高速铣削钛合金的参数优化提供可靠依据三
关键词：钛合金；高速铣削；回归分析；建模
中图分类号：TG166.5 文献标志码：A 文章编号：1001-3881（2018）17-104-5
Research and Modeling of Cutting Force on the High Speed Milling Titanium Alloy
HAN Bianzhi 1，2，CHEN Ming 2，WANG Dong 1
（1.Shanxi Institute of Technology，Yangquan Shanxi 045000；2.School of Mechanical Engineering，
Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200240）
Abstract ：According to the study of high speed milling force of difficult-to-machine material Ti6Al4V （TC4），with multi-factor
orthogonal experiment，the influence of cutting parameters on milling force was analyzed and a method about high speed small feed mill-ing can be applied in the difficult-to-machine materials.Cutting force in milling process was divided into vertical milling force，horizon-tal milling force and axial milling force.According to the relationship between the machining parameters and the milling force，three directional milling force model was established by using probabilistic statistical method such as least square method and regression anal-ysis theory.The regression parameter significance test was carried out on the milling force model，and the confidence and residual error of the model were analyzed.The results show that the established milling force model can accord well with the original experimental data
and the reliability is good，so it can be used for prediction and control of milling force and provide reliable basis for parameters optimi-zation of high speed milling of titanium alloy.
Ｋeywords ：Titanium Alloy；High speed milling；Regression analysis；Modeling
０ 前言
数控加工因其加工质量稳定二加工精度高等特点，广泛用于航空二汽车等机械加工领域三为了减小加工误差二刀具磨损和提高表面加工质量，选择适当的数控加工工艺参数是非常关键的三加工误差二刀具磨损以及加工过程中机床的振动主要是由切削力引起三因此，建立切削力模型，合理控制加工误差二刀具磨损二刀具断裂和系统振动，对于工艺参数优化二保证加工质量和提高生产效益具有重要作用三随着现代工业的蓬勃发展，钛合金因其质量轻二强度高，在航空航天领域的应用越来越广泛三但由于该材料具有高温强度高二化学活性高二导热性系数低和弹性模量小等特点，导致加工切削力大二切削温度高二刀具粘结严重，因而出现加工质量差二加工效率不高二刀具
磨损严重和生产成本高等问题，属于典型的难加工材料［1］三在各种牌号的钛合金中，Ti6Al4V （TC4）是应用较为广泛的一种三在钛合金切削加工研究方面，探索影响切削力的主要因素，分析并掌握切削力的变化规律，对计算功率消耗二机床选型二刀具与夹具的设计使用以及制定合理的工艺参数等都具有非常重要的意义，也将有助于解决切削加工方面的工艺问题三
切削力建模的方法一般有分析法二实验法二机械法和数值法［2］三文献［2-11］中采用分析法或者实验法对切削力建模进行研究，所建模型在一定范围内能对加工过程的切削力进行正确仿真和预测三在铣削加工切削力的建模方面，邵军杰等［3］应用均匀试验法，在一定的切削速度范围内，对不锈钢进行平面铣削试验研究，通过指数和二次多项式回归分析，建立了切
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