钛合金插铣过程刀具切削性能的模糊综合评价

　　钛合金由于具有比强度高、热强性好、耐腐蚀、资源丰富等一系列优点，在航空、航天、航海以及其他工业部门中得到了越来越广泛的使用。但是由于其导热系数小、化学活性大、切削变形系数小等原因，钛合金成为一种难加工材料。插铣法又称Z轴铣削法，切削效率比一般铣削高4～5倍，尤其在难切削材料的大去除率方面有优势，是实现高切除率金属切削最有效的加工方法之一。插铣实物如图1所示。

　　天津大学对铝合金、钛合金插铣过程的切削力进行了测量与分析，应用回归法建立了3个方向切削力的指数经验公式，并对钛合金插铣过程切削力的数学建模进行了研究，发现单齿和多齿仿真结果与试验结果比较吻合。Jeong Hoon Ko等分析了插铣加工过程的动态特性与稳定性，建立了一个基于刀具快速运动的切削力模型，该仿真模型可以根据刀具的切削误差和时间变量参数对切削力、扭矩、振动进行预测。Shunsuke Wakaoka等对钛合金插铣过程中的加工精度、热硬性及加工效率方面进行了研究。这为深入研究钛合金插铣的特点提供了重要参考。本课题以插铣钛合金（Ti-6Al-4V）时使用的数控铣刀为研究对象，以模糊综合评价理论为基础，通过试验对刀具性能进行评价。

　　评价对象性能指标

　　综合评价也称多目标决策，指对受多种因素影响的事物或现象进行总的评价。若这种评价过程涉及模糊因素，则称为模糊综合评价。模糊综合评价应用模糊数学方法，对受多种因素影响的对象和事物进行总的评价，从而达到对模糊概念的多方案和在多种评价标准下的优化目的。影响刀具优劣的因素很复杂，各因素之间相互影响，很难用某个因素单独评价刀具的好坏，因此这个问题适合应用模糊综合评价。

　　1 评价对象

　　在切削力、切削热、磨损和振动的试验数据中选取具有代表性的试验数据作为插铣刀切削加工性能评价的性能指标。本课题对4种不同生产厂商提供的某型号可转位硬质合金刀片的切削性能进行对比研究。刀具几何参数如表1所示。

　　2 切削力

　　切削力的大小决定了切削加工过程中的功率和加工工艺系统变形的大小，并直接影响切削热的产生，使刀具变钝而失去切削能力。因此，切削力的大小可以作为衡量刀具切削性能的标志之一。