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本文以玻璃纤维复合材料钻削过程为研究对象,分别采用单因素实验和正交实验研究其钻削机理、钻削参数及刀具直径对加工过程的动态特性和钻孔质量的影响。并采用不同的钻削参数,探究刀具磨损后,加工过程动态特性和孔质量的变化规律。以期掌握硬质合金刀具钻削玻璃纤维复合材料的特点、工艺参数与动态特性和钻孔质量之间的关系,最后建立了基于神经网络的钻孔质量预测模型。本文的研究主要包括以下几个方面:(1)研究了硬质合金刀具钻削玻璃纤维复合材料过程中的动态特性。主要为随着切削速度的增大,轴向力逐渐减小并最后趋于平缓,且在切削速度较低时,变化幅度较大。同时轴向力随着进给速度的增大而增大。刀具在不同钻削位置产生的轴向力大小不同,当主切削刃完全进入材料内部时,此时轴向力达到最大值,当横刃钻穿材料时,横刃的推挤作用力消失,轴向力逐渐减小。研究了振动幅值在不同钻削参数下的变化规律,发现变化趋势大致与轴向力相同。研究了不同钻削参数对振动幅值的影响,发现振动幅值随着切削速度的增加或进给速度的减小而增加,与轴向力的变化趋势大致相同。正交实验结果发现,对轴向力影响程度最大的是进给速度,其次是刀具直径,切削速度对轴向力的影响最小,对钻削振动影响程度最大的是刀具直径,其次是进给速度,切削速度对振动幅值影响不明显。采用多元线性回归的方法建立的轴向力与振动幅值经验公式,理论值与实际值误差小于7%。(2)对硬质合金刀具钻削玻璃纤维复合材料的钻孔质量进行了研究。结合钻削模型从切削的角度详细分析了入、出口缺陷的产生机理。孔入口侧撕裂主要是由于横刃的推挤作用下,表面的树脂和纤维层首先发生破坏。而造成出口侧撕裂的原因可以分为横刃推挤和主切削刃切削两个阶段。研究了不同直径的刀具钻削参数对孔壁粗糙度的影响,和对入、出口撕裂因子的影响。随着切削速度的增大,钻削孔的入、出口的撕裂因子逐渐减小,随着进给速度的不断增大,入、出口的撕裂因子也随之增加,且出口处的撕裂大于入口处的撕裂因子,并分析了产生的原因。通过对正交实验结果极差、方差分析,对孔壁粗糙度的影响显著性分别为:进给速度f>刀具直径d>切削速度V_c,三种交互作用对孔壁粗糙度的影响都不显著。对于孔入口处撕裂,各因素的影响主次关系:切削速度V_c>进给速度f>刀具直径d,孔出口处撕裂:进给速度f>切削速度V_c>刀具直径d,因素间的交互作用影响不显著。(3)研究了不同钻削参数下刀具磨损后对加工动态特性的影响。随着刀具主切削刃后刀面VB的值不断增大,钻削轴向力与振动幅值均呈现不同程度的增大的趋势。研究了不同钻削参数下刀具磨损后对孔质量的影响。随着钻孔数目的增加,入、出口撕裂因子都呈现逐渐增大的趋势,其中出口处撕裂因子明显比入口处撕裂因子增长幅度大,从测量结果来看,在进给速度较低时(30mm/min),撕裂因子变化趋势基本与轴向力变化趋势相同,但在进给速度较高时(70mm/min),刀具磨损进入急剧磨损阶段,此时轴向力缓慢增加,但撕裂因子却以较快的速率增加。(4)建立了钻孔质量的BP神经网络预测模型。首先根据本文所测得动态特性数据的特点,确定了神经网络模型的层数、节点数和网络参数并建立神经网络的总体模型。根据实验所得的轴向力、振动加速度幅值和入、出口撕裂因子对模型进行训练,最后通过数据对模型进行了验证,结果表明所建立的神经网络模型预测值与实际值的误差在3%以内,说明模型有很好的预测能力,可为实际加工中钻孔质量的判断具有一定的指导作用。