78、热处理后硬合金钢高速精铣中尺寸精度和表面粗糙度的多目标优化

热处理后硬合金钢高速精铣中尺寸精度和表面粗糙度的多目标优化

1. 引言

在当今工业 4.0 时代，各行业为提升在激烈市场中的竞争力，对生产的时间进度和经济效益要求愈发严格。在机械加工领域，高速加工（HSM）方法凭借其广泛的应用和高效性，成为优先选择的解决方案之一。不过，HSM 方法主要用于加工低硬度材料，如铝合金、硬度低于 40 HRC 的合金钢。将 HSM 方法应用于高硬度（超过 50 HRC）材料时，在机床、刀具和工艺模式等方面仍面临诸多挑战。

HSM 方法常见的问题包括切削力、切削热、振动、刀具磨损、表面粗糙度等。而在对硬材料进行高速加工时，这些问题变得更为棘手。另一方面，表面质量和尺寸精度始终是评估加工效率和产品质量的关键标准。特别是尺寸精度，它受众多因素影响，是一个极为复杂的问题。许多研究表明，切削过程中工艺参数（如切削速度、进给率、切削深度、切削宽度）的变化对尺寸精度有重大影响。因此，建立描述尺寸精度和表面粗糙度与工艺参数关系的数学模型，对于确保加工过程中所需的尺寸精度，尤其是硬合金的高速加工，至关重要。

目前，已有不少关于硬合金高速加工中表面粗糙度的研究，但关于高速加工中尺寸精度的具体文献却极为罕见。一些虽非高速加工但提及该问题的文献，如研究切削参数对铝合金车削时尺寸精度影响的文献、考虑低温冷却液下加工 AISI 4140 合金时刀具磨损、表面粗糙度和尺寸精度问题的文献等。

优化加工过程一直是个复杂的问题，在构建显示工艺参数与加工过程中出现的因素（如切削力、刀具磨损、切削热、振动）以及直接评估产品质量的因素（如表面粗糙度和尺寸精度）之间关系的数学模型时尤为如此。尽管已有许多关于铣削和车削方法中切削力、刀具磨损、表面粗糙度优化问题的文献，但大多并非