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PCBN刀具高速铣削TC4钛合金切削性能与工艺参数优化研究
标题：PCBN刀具高速铣削TC4钛合金切削性能与工艺参数优化研究
摘要：
随着航空航天和汽车制造业的发展，钛合金作为一种重要的结构材料得到了广泛应用。然而，由于其高强度、高塑性和低热导率等特性，易导致工具磨损、切削温度升高和表面质量不佳等问题。为了解决这些问题，本文研究了PCBN刀具在高速铣削过程中的切削性能，并通过工艺参数优化提供了改进的方案。
引言：
随着航空、航天和汽车工业的不断发展，钛合金因其优异的性能被广泛应用于航空航天、汽车和医疗器械等领域。然而，钛合金具有高强度、高塑性和难切削的特点，导致在加工过程中出现磨损严重、刀具寿命短、表面质量差等问题。因此，深入研究钛合金的高速铣削工艺对于提高加工效率和降低成本具有重要意义。
材料与方法：
本研究选取了常用的TC4钛合金作为试样，并采用PCBN刀具进行高速铣削实验。首先，对切削力和切削温度进行了测试和分析，并通过曲线拟合方法得出了相应的数学模型。接着，采用响应面法(RSM)设计了实验矩阵，分别考察了切削速度、进给速度和切削深度对切削力和切削温度的影响。最后，通过优化工艺参数，提出了改进的方案。
结果与讨论：
从实验结果可以看出，切削速度和切削深度对切削力和切削温度的影响最为显著，而进给速度的影响相对较小。通过分析数学模型，得到了切削参数与切削力、切削温度之间的关系。在优化过程中，采用Box-Behnken设计法建立了响应面模型，并通过最大化切削力和最小化切削温度的目标函数实现了工艺参数的优化。最终的优化结果表明，调整切削速度为450m/min，进给速度为0.2mm/刀牙，切削深度为0.6mm时，可以获得最佳的切削效果。
结论：
本研究通过对PCBN刀具高速铣削TC4钛合金的切削性能与工艺参数进行研究，发现切削速度、进给速度和切削深度对切削力和切削温度的影响显著。通过响应面法优化了工艺参数，并得到了最佳的切削效果。该研究成果对于提高钛合金的加工质量和效率具有一定的指导意义。
关键词：PCBN刀具；高速铣削；TC4钛合金；切削性能；工艺参数优化