● 摘要
对于承受疲劳载荷的零件，加工表面完整性的控制显得十分重要，例如航空发动机的关键零部件加工。本研究基于镍基高温合金GH4169的铣削精加工，对加工后的表面完整性进行了分析和优化。本论文的研究主要分为以下两部分：第一部分试验研究了切削参数对表面完整性变化的影响；第二部分利用遗传优化算法对表面完整性进行了优化。
本文研究的表面完整性主要包含了以下三个方面：表面粗糙度、残余应力和显微硬度。本研究分别对以上三方面与切削参数之间的关系进行了实验分析。实验使用了涂层硬质合金刀具和晶须增韧陶瓷两种不同的刀片，并针对时效硬化的高温合金进行了高速精铣。本文详细分析了不同切削参数对表面完整性的影响，实验的一些结果对传统切削参数对加工质量影响的结论提出了不同的意见。实验结果表明切削过程中的切削速度、进给量和切削深度三个因素都对精加工后的工件表面质量有着显著影响。虽然两种不同刀具的切削参数对表面质量有着不同的影响，但是整体来看，中等的切削速度，最小的进给速度和中等的切削深度能够获得最优的表面完整性。试验也分析了两种不同刀具对表面完整性影响的对比情况，相比之下，涂层硬质合金刀具能够获得较好的表面质量，该刀具大部分情况下都能得到较好的精加工表面粗糙度、残余压应力和在接受范围内的表面显微硬度；然而陶瓷刀具由于切屑的粘附作用造成了很大的表面拉应力和较差的精加工表面粗糙度。
针对表面粗糙度、表面残余应力和显微硬度这三个表面完整性指标，利用基于多目标优化的遗传算法进行了优化，算法以切削速度、进给速度和切深作为三个最主要的决策变量，最后进行了验证试验以确定优化结果的实用性。表面粗糙度、残余应力和显微硬度的优化结果与实际测量结果接近，三项的误差分别是18%，15%和10%。因此本文得出结论：基于遗传优化算法来预测GH4169铣削后的表面完整性是可行的。
本论文的结果为难加工高温合金GH4169的铣削精加工后表面完整性的优化提供了选择切削参数的基本方法。