22、金属切削过程中的参数研究与机器学习预测

金属切削过程中的参数研究与机器学习预测

1. 引言

金属切削在工程设计和制造行业中是至关重要的环节。为了提升工件质量、提高效率并降低成本，深入理解金属切削过程显得尤为必要。工件的诸多特性，如尺寸精度和表面光洁度，直接关乎最终产品的质量，而这些特性又受到机床、刀具状况、切削参数、刀具与工件材料以及切削温度等多种因素的影响。

在金属切削领域，正交切削和斜角切削是两种重要的切削方式。当倾斜角（λs）或刃倾角（κr）不为零时，正交切削就会转变为斜角切削，此时会出现诸如径向力（Fr）和切屑流角（ηc）等其他参数。同时，准确预测切削力和表面粗糙度对于优化加工过程、提高刀具寿命和安全性、提升加工零件的表面质量以及降低后处理成本都具有重要意义。

2. 斜角切削的几何建模

2.1 几何视图

为了更深入地理解斜角切削，研究中考虑了七个视图。在这些视图中，倾斜角（λs）、刃倾角（κr）、法向前角（γn）、切屑流角（ηc）和未切削切屑厚度（t1）等参数被着重突出。例如，图 1d 展示了法平面（Pn）中的切屑几何形状，主剪切带由平面 CD 和 EF 限定，且这两个平面相互平行，并相对于工件表面倾斜一个角度 φn。

2.2 正交基

研究中使用了七个正交基，具体如下：
- ( \left{ \overrightarrow{X_0}, \overrightarrow{Y_0}, \overrightarrow{Z_0} \right} ) 与机床相关。
- ( \left{ \overrightarrow{X_0}, \overrightarrow{Y_r}, \overrightarrow{Z_r}