摘要
钛铝合金密度低、耐高温，抗氧化和阻燃性能良好,是航空发动机叶片的首选材料之一。但是钛铝合金具有室温塑性低、脆性大等特性，这使得加工钛铝合金十分困难，严重地限制了钛铝合金在工业领域的实际应用。因此本文基于铣削试验对钛铝合金薄壁件开展了系统性研究，主要内容包括研究不同铣削参数下刀具的磨损形貌与磨损机理，研究铣削参数和悬臂长度对铣削力和表面完整性的影响，最后基于NSGA-Ⅱ算法对加工钛铝合金薄壁件的铣削参数进行优化选择。 研究了钛铝合金铣削时的刀具磨损规律。结果表明，加大铣削参数会使得刀具可铣削距离变短。刀具前、后刀面磨损主要包括粘结磨损、氧化磨损与扩散磨损，且存在涂层剥落。建立了基于铣削参数的刀具寿命预测模型，通过检验发现模型能够满足刀具寿命的一般性预测要求。 研究了铣削参数和悬臂长度对加工钛铝合金薄壁件铣削力的影响。结果表明，随主轴转速的增加，铣削力先增后减；随着背吃刀量、每齿进给量以及行距的增加，铣削力逐渐增大；随着工件悬臂长度的增加，铣削力不断减小。在铣削参数中，背吃刀量对钛铝合金薄壁件铣削力的影响高度显著，其次是每齿进给量，而主轴转速和行距对铣削力影响较弱。建立了基于铣削参数的铣削力经验公式，通过检验确定公式具有较好的精度。 研究了铣削参数和悬臂长度对钛铝合金薄壁件表面完整性的影响。结果表明，随着主轴转速的增加，表面粗糙度和表面显微硬度先增后减；随着每齿进给量、背吃刀量、行距以及悬臂长度的增加，表面粗糙度和表面显微硬度均增大；塑性变形层深度随主轴转速和悬臂长度的增加而减小,随每齿进给量、背吃刀量、行距增加而增大。在铣削参数中，行距对钛铝合金薄壁件表面粗糙度的影响高度显著，每齿进给量对表面粗糙度的影响较为显著，主轴转速和背吃刀量对表面粗糙度的影响较弱，并建立了基于铣削参数的表面粗糙度模型。 优化了钛铝合金薄壁件铣削加工时的工艺参数。分别建立了粗加工钛铝合金时以加工效率和加工成本为目标函数的优化模型，以及精加工钛铝合金薄壁件时以表面粗糙度、铣削力、加工效率为目标的优化模型，通过NSGA-Ⅱ算法计算得到满足相对应目标函数条件下的最佳铣削参数组合。
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