王 琛, 郝秀清, 劉凌輝, 陳夢(mèng)月, 何 寧
(南京航空航天大學(xué) 機(jī)電學(xué)院, 南京 210016)
在航空航天、生物醫(yī)療和空間通訊等高精尖技術(shù)領(lǐng)域,復(fù)雜的高精度、高深寬比微小型部件應(yīng)用越來(lái)越廣泛,而微小型部件上的微結(jié)構(gòu)加工質(zhì)量直接影響其使用性能。目前,常用的高深寬比微結(jié)構(gòu)加工方法主要有微細(xì)電火花線切割技術(shù)[1-2]、深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)[3-4]、光刻技術(shù)和微細(xì)銑削技術(shù)[5-6]等。其中,微細(xì)銑削技術(shù)具有加工精度可控、可加工材料多樣性、適合加工復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn),是最適合加工高深寬比微結(jié)構(gòu)的微細(xì)加工技術(shù)之一[7-9]。目前,商業(yè)化的微銑刀多為硬質(zhì)合金螺旋刃涂層刀具,由于微銑刀直徑很小,刀具普遍存在嚴(yán)重磨損和剛度差的問(wèn)題,同時(shí)刀具的結(jié)構(gòu)和角度也影響著微銑刀的加工性能,在加工高深寬比微結(jié)構(gòu)時(shí),刀具的磨損和振顫極大降低了加工后微結(jié)構(gòu)的尺寸精度和表面質(zhì)量,所以微銑刀制約著微細(xì)銑削技術(shù)的發(fā)展,需要從多個(gè)方面對(duì)微銑刀的設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究。
國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者針對(duì)微銑刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料特性進(jìn)行了研究。CHENG等[10]提出了微銑刀設(shè)計(jì)必須要考慮銑刀剛度、鈍圓半徑、結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性、尺寸效應(yīng)和容屑空間等因素。曹自洋[11]通過(guò)有限元結(jié)構(gòu)仿真,對(duì)比了傳統(tǒng)的螺旋刃銑刀和簡(jiǎn)化的多邊形直刃銑刀,發(fā)現(xiàn)螺旋刃銑刀的強(qiáng)度和剛度較差,在受力較大時(shí)很容易產(chǎn)生彎曲甚至斷裂;而多邊形直刃銑刀由于刀體材料的去除量小,能夠保持較高的剛度特性,具有更長(zhǎng)的加工壽命。戰(zhàn)忠波[12]提出了以切削比能為核心的微細(xì)銑刀P3設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,利用有限元軟件對(duì)不同銑刀結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度分析,優(yōu)化直刃銑刀結(jié)構(gòu),采用電火花線切割工藝制備得到刃徑為0.1~0.5 mm的PCD微細(xì)銑刀。陳妮[13]考慮微銑刀的可加工性和KDP晶體材料的屬性,設(shè)計(jì)了平前刀面型球頭微銑刀和回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)面型球頭微銑刀,采用Deform進(jìn)行了2種銑刀加工KDP晶體的動(dòng)力學(xué)仿真,分析了銑削加工中的銑削力和工件、刀具的應(yīng)力分布,優(yōu)化得到銑刀的刀頭結(jié)構(gòu)參數(shù),并通過(guò)電火花加工技術(shù)制備得到PCD球頭銑刀,通過(guò)銑削試驗(yàn)驗(yàn)證了球頭銑刀的可行性。AURICH等[14]設(shè)計(jì)了螺旋單刃的硬質(zhì)合金銑刀,并通過(guò)有限元軟件分析了不同螺旋角銑刀加工中的變形和應(yīng)力分布情況,優(yōu)化了刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。YANG等[15]通過(guò)有限元仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了微銑刀刃口鈍圓半徑對(duì)銑削溫度和銑削力的影響,隨著刃口鈍圓半徑由3.2 μm增加至7 μm,銑削力逐漸增大,銑削溫度有下降的趨勢(shì),但不明顯,工件加工的表面質(zhì)量變差。綜上所述,雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者在微銑刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上或者在微銑刀的材料特性上做了許多研究,取得了一些進(jìn)展,但是極少涉及大長(zhǎng)徑比微銑刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于加工高深寬比微結(jié)構(gòu)而言,微銑刀需要滿足大長(zhǎng)徑比、高耐磨性和高剛度等特性,這樣才能充分發(fā)揮微細(xì)銑削加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
針對(duì)高深寬比微結(jié)構(gòu)的微細(xì)銑削加工,設(shè)計(jì)了一種3/4刀體結(jié)構(gòu)的八面體大長(zhǎng)徑比PCD直刃微銑刀,該結(jié)構(gòu)相比于常規(guī)的PCD微銑刀,具有易加工、高剛度、易排屑等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)有限元仿真研究了不同微銑刀結(jié)構(gòu)參數(shù)(側(cè)刃后角、底刃后角、底刃傾角、鈍圓半徑)對(duì)銑削力和毛刺高度的影響。進(jìn)一步地,采用了多目標(biāo)曲面響應(yīng)分析方法對(duì)側(cè)刃后角、底刃后角和底刃傾角3個(gè)因素進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì),得到了優(yōu)化后的微銑刀結(jié)構(gòu)參數(shù)。
考慮微銑刀的剛度和加工制造難點(diǎn),以高強(qiáng)度和高剛度為設(shè)計(jì)目標(biāo),設(shè)計(jì)了一種3/4刀體結(jié)構(gòu)的大長(zhǎng)徑比微銑刀,其三維模型簡(jiǎn)圖如圖1所示。硬質(zhì)合金刀柄和PCD刀頭采用釬焊連接,對(duì)稱(chēng)的刀柄結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減小了銑刀在高速切削加工過(guò)程中離心力的影響,提高了加工穩(wěn)定性和工件的加工精度。刀頭采用多邊形直刃結(jié)構(gòu)便于銑刀的加工制備,排屑槽的設(shè)計(jì)使加工過(guò)程中的切屑能夠及時(shí)排出,避免了切屑堆積對(duì)已加工表面的二次劃傷。微銑刀的幾何尺寸參數(shù)如表1所示,微銑刀的材料屬性如表2所示。
(a)微銑刀整體圖(b)微銑刀刀頭結(jié)構(gòu)圖1 大長(zhǎng)徑比PCD微銑刀三維模型Fig. 1 Three-dimensional model of PCD micro-milling tool with large length-diameter ratio
表1 微銑刀幾何參數(shù)Tab. 1 Geometric parameters of micro-milling tool
表2 微銑刀的材料屬性Tab. 2 Material properties of micro-milling tool
采用Deform仿真軟件建立了銑削加工過(guò)程的仿真模型,通過(guò)觀察銑削加工過(guò)程中的銑削力以及工件的加工毛刺高度來(lái)對(duì)銑刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
仿真模型中的工件材料為無(wú)氧銅(TU1,上海益勵(lì)金屬材料有限公司),屬于塑性材料,工件材料屬性如表3所示。
用Solidworks軟件對(duì)微銑刀進(jìn)行建模并導(dǎo)入Deform有限元軟件中進(jìn)行銑削加工仿真,刀具的屬性選擇剛體,刃徑為0.5 mm,刃長(zhǎng)為1.5 mm;工件的尺寸大小為0.8 mm×0.6 mm×0.1 mm,工件屬性選擇塑性,材料的熱物理特性由外部導(dǎo)入,具體參數(shù)見(jiàn)表3。仿真模擬時(shí),為符合實(shí)際加工情況,采用工件底面固定,刀具旋轉(zhuǎn)直線進(jìn)給的方式,加工過(guò)程如圖2所示。
表3 無(wú)氧銅材料屬性Tab. 3 Properties of oxygen free high conductivity copper
注:部分參數(shù)對(duì)應(yīng)的含義見(jiàn)本文公式1中的符號(hào)含義
圖2 有限元仿真模型
有限元仿真中工件和刀具的網(wǎng)格劃分對(duì)仿真結(jié)果有很大影響,由于銑削深度在微米級(jí),工件網(wǎng)格劃分太大會(huì)導(dǎo)致切屑生成不符合實(shí)際情況,求解精度不高;而工件網(wǎng)格單元增多會(huì)使仿真時(shí)間急劇增加,需要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間也越大,甚至?xí)斐沙绦蛑袛?。為提高仿真的效率以及銑削加工的精度,采用了工件和刀具網(wǎng)格的局部劃分法,將參與加工的刀尖區(qū)域和工件區(qū)域網(wǎng)格局部細(xì)化,網(wǎng)格單元采用的是四面體單元,根據(jù)銑削深度,細(xì)化網(wǎng)格大小設(shè)定為4 μm,非加工區(qū)域網(wǎng)格密度逐漸減小。
另外,材料本構(gòu)方程的選取對(duì)于銑削仿真也十分重要。選擇的Johnson-Cook(JC)本構(gòu)模型能夠準(zhǔn)確地描述無(wú)氧銅材料在加工中的流動(dòng)應(yīng)力特性和塑性變形,符合其實(shí)際銑削加工情況。JC本構(gòu)方程包括應(yīng)變硬化、應(yīng)變率強(qiáng)化以及熱軟化3部分,具體形式如下:
(1)
式中:
通過(guò)仿真結(jié)果不斷對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行修正,獲得較為準(zhǔn)確的JC模型。仿真求解中,由于網(wǎng)格的嚴(yán)重畸變很容易造成仿真過(guò)程中斷,需要綜合考慮接觸容差、最大位移增量和步長(zhǎng)增量來(lái)對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行重新劃分,保證加工仿真的順利進(jìn)行。
仿真前期進(jìn)行了大量的銑削試加工實(shí)驗(yàn),綜合考慮加工過(guò)程中的銑削力和毛刺形貌,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,初步確定本次仿真的加工參數(shù)如表4所示:
表4 銑削仿真加工參數(shù)Tab. 4 Parameters of milling simulation
通過(guò)分析仿真加工中的銑削力和毛刺高度來(lái)評(píng)價(jià)銑刀加工性能的優(yōu)劣。就銑削力而言,銑削力越小,銑削加工過(guò)程越穩(wěn)定,工件加工的表面質(zhì)量也越好,特別是對(duì)于大長(zhǎng)徑比微細(xì)銑刀,過(guò)大的銑削力可能會(huì)導(dǎo)致銑刀刀頭的斷裂,因此仿真中重點(diǎn)分析了銑削力的影響規(guī)律;加工過(guò)程中毛刺的存在也會(huì)大大降低工件的精度以及表面粗糙度,影響后續(xù)的加工工藝,因此選擇銑刀結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)盡可能減小加工毛刺的大小。根據(jù)上述所建立的微細(xì)銑削仿真模型,選取銑刀的側(cè)刃前角和底刃前角均為0°,重點(diǎn)研究銑刀側(cè)刃后角、底刃后角、底刃傾角和刃口鈍圓半徑等結(jié)構(gòu)角度參數(shù)對(duì)銑刀切削性能的影響。
為研究側(cè)刃后角對(duì)銑削力和毛刺高度的影響,選取側(cè)刃和底刃前角均為0°,底刃后角為15°,底刃傾角為7°,刃口鈍圓半徑為3 μm,側(cè)刃后角分別取10°、20°、30°和40°,建立模型導(dǎo)入Deform中進(jìn)行銑削仿真。銑削力大小為徑向力Fx,軸向力Fy和切向力Fz的合力,計(jì)算公式為:
(2)
加工仿真獲得的銑削力和毛刺高度隨側(cè)刃后角的變化曲線如圖3所示。
(a)銑削力變化曲線(b)毛刺高度變化曲線Curve of cutting forceCurve of burr height圖3 側(cè)刃后角對(duì)銑削力和毛刺高度的影響Fig. 3 Effect of side edge clearance on milling force and burr height
由圖3可知:銑削加工中軸向力要大于切向力和徑向力。隨著側(cè)刃后角的增大,3向銑削力都呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。這主要是因?yàn)樵龃筱姷逗蠼鞘骨邢魅懈h利,工件表面的彈性恢復(fù)減小,更易于切削加工,同時(shí)減小了后刀面和已加工表面的接觸,提高了工件的表面質(zhì)量。另外,增大后角更加容易形成切屑,毛刺高度隨著側(cè)刃后角的增大呈現(xiàn)減小的趨勢(shì),這與實(shí)際加工相符。但過(guò)大的側(cè)刃后角會(huì)降低銑刀的剛度,導(dǎo)致銑削加工中刀具跳動(dòng)增大,影響工件加工質(zhì)量。
為研究底刃后角對(duì)銑削力和毛刺高度的影響,選取側(cè)刃和底刃前角均為0°,側(cè)刃后角為30°,底刃傾角為7°,刃口鈍圓半徑為3 μm,底刃后角分別取5°、10°、15°和20°,建立銑刀的三維模型導(dǎo)入Deform中進(jìn)行銑削仿真,所得的變化曲線如圖4所示。
(a)銑削力變化曲線(b)毛刺高度變化曲線Curve of cutting forceCurve of burr height圖4 底刃后角對(duì)銑削力和毛刺高度的影響Fig. 4 Effect of bottom edge clearance on milling force and burr height
3個(gè)方向的銑削力隨著底刃后角的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì),底刃后角為15°時(shí)的銑削力最小,毛刺高度隨著底刃后角增加呈現(xiàn)減小的趨勢(shì),底刃后角越大,毛刺高度越小??赡苁堑兹泻蠼窃龃?,銑刀底刃變得更鋒利,刀具與工件的接觸面積減小,銑削力逐漸減小;底刃后角大于15°后,刀頭的強(qiáng)度減弱,散熱條件變差而降低刀具的耐用度,加劇刀具磨損使銑削力增大;同時(shí),底刃后角增大減小了后刀面和已加工表面的接觸,使得刀具刃口更鋒利,有利于銑削加工切屑的形成,減少毛刺的產(chǎn)生,優(yōu)化了加工表面質(zhì)量。
為研究底刃傾角對(duì)銑削力和毛刺高度的影響,選取側(cè)刃和底刃前角均為0°,側(cè)刃后角為30°,底刃后角為15°,刃口鈍圓半徑為3 μm,刃傾角分別取0°、5°、10°和15°,建立模型導(dǎo)入Deform中進(jìn)行銑削仿真,變化曲線如圖5所示。
(a)銑削力變化曲線(b)毛刺高度變化曲線Curve of cutting forceCurve of burr height圖5 底刃傾角對(duì)銑削力和毛刺高度的影響Fig. 5 Effect of bottom edge inclination on milling force and burr height
當(dāng)?shù)兹袃A角為0°時(shí),銑削力最大,各向銑削力均超過(guò)1 N,此時(shí)的毛刺形貌如圖6所示??赡苁且?yàn)?°刃傾角的銑刀結(jié)構(gòu)不能及時(shí)斷屑,工件材料被擠壓堆疊惡化了加工質(zhì)量,增大了加工中的銑削力。底刃傾角增大到5°,切削刃與工件材料的摩擦力減小,銑削力明顯減小,毛刺由黏結(jié)狀變?yōu)樗榱褷?;底刃傾角繼續(xù)增大,銑削力緩慢減小,毛刺明顯減少,加工質(zhì)量變好。但為保障銑刀的刃口強(qiáng)度和刀頭的剛度,底刃傾角不宜過(guò)大。
(a)底刃傾角γ=0°(b)底刃傾角γ=5°(c)底刃傾角γ=10°(d)底刃傾角γ=15°圖6 不同底刃傾角銑刀加工毛刺形貌Fig. 6 Burr topography of workpieces under milling tools with different bottom edge inclination angles
微銑削中切深和每齒進(jìn)給量大致等同于銑刀的刃口鈍圓半徑,因此尺寸效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重影響切屑形成和工件加工質(zhì)量。為研究刃口鈍圓半徑對(duì)銑削力和毛刺形貌的影響,選取銑刀側(cè)刃和底刃前角均為0°,側(cè)刃后角為30°,底刃后角為15°,底刃傾角為7°,刃口圓弧半徑分別取1、3、5和7 μm,建立銑刀三維模型導(dǎo)入Deform軟件中進(jìn)行銑削仿真,仿真結(jié)果如圖7所示。
由圖7可知:隨著切削刃刃口鈍圓半徑增大,3個(gè)方向的銑削力都逐漸增大,且軸向銑削力最大,加工過(guò)程中的毛刺由碎裂狀變?yōu)轲そY(jié)狀。主要是因?yàn)槲娤骷庸ぶ?,銑削深度也在微米?jí),與銑刀的鈍圓半徑接近,刃口鈍圓半徑越大,刀具的有效負(fù)前角越大,銑削加工時(shí)的犁耕作用越明顯,越不容易產(chǎn)生切屑,所以加工過(guò)程中的銑削力和毛刺高度也越大。
(a)銑削力變化曲線(b)毛刺高度變化曲線Curve of cutting forceCurve of burr height圖7 鈍圓半徑對(duì)銑削力和毛刺高度的影響Fig. 7 Effect of cutting edge radius on milling force and burr height
實(shí)際工程中的問(wèn)題都具有多個(gè)目標(biāo),參數(shù)設(shè)計(jì)必須在滿足約束條件下同時(shí)優(yōu)化這些目標(biāo)。通常各目標(biāo)之間通過(guò)決策變量相互制約,對(duì)其中一個(gè)目標(biāo)優(yōu)化可能會(huì)劣化其他目標(biāo),不可能讓所有目標(biāo)同時(shí)取得最優(yōu)值,只能進(jìn)行協(xié)調(diào)和折中處理,使多個(gè)目標(biāo)盡可能達(dá)到相對(duì)最優(yōu)。
為研究微銑刀結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)銑削加工性能的影響,獲得最終的銑刀參數(shù)組合,我們采用了多目標(biāo)曲面響應(yīng)分析方法對(duì)側(cè)刃后角、底刃后角和底刃傾角3個(gè)因素進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì),每個(gè)參數(shù)選取3個(gè)變量,目標(biāo)響應(yīng)為銑削力和毛刺高度。試驗(yàn)分為17組,其中12個(gè)是析因點(diǎn),5個(gè)是區(qū)域中心點(diǎn),通過(guò)重復(fù)計(jì)算來(lái)估計(jì)試驗(yàn)誤差值,仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)以及獲得的銑削力和毛刺高度結(jié)果如表5所示,仿真加工中的切屑形貌如圖8所示。表5中,隨著銑刀結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變,銑削力和工件毛刺高度也不同。銑刀側(cè)刃后角、底刃后角和底刃傾角較小時(shí),毛刺為黏結(jié)狀,銑削力較大;這3個(gè)角度增大時(shí),毛刺呈碎裂狀,銑削力先減小后增大。
表5 響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)與結(jié)果Tab. 5 Design of response surface methodology and results
(a) α=10°,β=5°, γ=10°(b) α=10°,β=15°, γ=5°(c) α=10°,β=15°, γ=15°(d) α=10°,β=25°, γ=10°(e)α=25°,β=5°, γ=5°(f)α=25°,β=5°, γ=15°(g)α=25°β=15°, γ=10°(h)α=25°,β=25°, γ=5°(i)α=25°,β=25°, γ=15°(j)α=40°,β=5°, γ=10°(k)α=40°,β=15°, γ=5°(l)α=40°,β=15°, γ=15°(m) α=40°,β=25°, γ=10°圖8 仿真加工切屑形貌圖Fig. 8 Burr topography of simulation processing
將表5中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Design expert 軟件中,采用Box-Behnken設(shè)計(jì)法通過(guò)二次多項(xiàng)式擬合出響應(yīng)面方程,根據(jù)擬合方程繪制出響應(yīng)曲面圖。圖9為選定某參數(shù)后,銑削力隨其他2個(gè)參數(shù)變化的響應(yīng)曲面圖。
(a)底刃后角和底刃傾角的響應(yīng)面(側(cè)刃后角α=25°)Response surface of γ & β at α=25°(b)側(cè)刃后角和底刃傾角的響應(yīng)面(底刃后角β=15°)Response surface of α & γ at β=15°(c)側(cè)刃后角和底刃后角的響應(yīng)面(底刃傾角γ=10°)Response surface of α & β at γ=10°圖9 銑削力響應(yīng)曲面圖Fig. 9 Response surface map of milling force
從圖9a中可以看出:選定側(cè)刃后角為25°后,在底刃后角為15°~20°、底刃傾角為13°左右時(shí)銑削力有最小值;由圖9b可得:選定底刃后角為15°后,當(dāng)側(cè)刃后角為30°左右、底刃傾角為10°~15°時(shí)銑削力有最小值;由圖9c可得:選定底刃傾角為10°后,當(dāng)側(cè)刃后角為30°左右、底刃后角為15°時(shí)銑削力有最小值。
圖10為選定某一參數(shù)后,毛刺高度隨另外2個(gè)參數(shù)變化的響應(yīng)曲面圖。從圖10a中可以看出:選定側(cè)刃后角為25°后,當(dāng)?shù)兹泻蠼菫?5°、底刃傾角為7°時(shí)毛刺高度較??;從圖10b可得:選定底刃后角為15°后,當(dāng)側(cè)刃后角為30°、底刃傾角為10°左右時(shí)毛刺高度有最小值;由圖10c可知:選定底刃傾角為10°后,毛刺高度隨著側(cè)刃后角和底刃后角的增大而減小。
本試驗(yàn)的響應(yīng)值為銑削力和毛刺高度,在實(shí)際加工中應(yīng)盡量使銑削力和毛刺高度越小越好,因而優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為最小值,可得最優(yōu)的銑刀結(jié)構(gòu)角度參數(shù)組合。綜合考慮大長(zhǎng)徑比PCD微銑刀的銑削仿真結(jié)果和刀體剛度,優(yōu)化設(shè)計(jì)后的銑刀結(jié)構(gòu)參數(shù)如下:側(cè)刃后角為30°,底刃后角為15°,刃傾角為7°。
(a)底刃后角和底刃傾角的響應(yīng)面(側(cè)刃后角α=25°)Response surface of γ & β at α=25°(b)側(cè)刃后角和底刃傾角的響應(yīng)面(底刃后角β=15°)Response surface of α & γ at β=15°(c)側(cè)刃后角和底刃后角的響應(yīng)面(底刃傾角γ=10°)Response surface of α & β at γ=10°圖10 毛刺高度響應(yīng)曲面圖Fig. 10 Response surface map of the height of burrs
設(shè)計(jì)了一種大長(zhǎng)徑比微銑刀的新型結(jié)構(gòu),建立了其三維模型,通過(guò)Deform有限元仿真對(duì)刀具的側(cè)刃后角、底刃后角、底刃傾角和刃口鈍圓半徑進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析,觀察銑削力和毛刺形貌并優(yōu)化了銑刀結(jié)構(gòu)參數(shù)。主要結(jié)論如下:
(1)通過(guò)Deform仿真可以看出,在銑削加工過(guò)程中,同樣的微銑刀結(jié)構(gòu)參數(shù)和加工工藝參數(shù)下,微銑刀受到的軸向力要大于其受到的切向力,同時(shí)微銑刀受到的切向力要大于其受到的徑向力。
(2)隨著側(cè)刃后角增大,3向銑削力都呈現(xiàn)減小的趨勢(shì),而毛刺高度則先增大后減小。隨著底刃后角增大,3個(gè)方向的銑削力呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì),底刃后角為15°時(shí)的銑削力最??;毛刺高度呈減小的趨勢(shì)。隨著底刃傾角增大,3向銑削力都呈現(xiàn)減小的趨勢(shì);毛刺高度則先增大后減小。隨著切削刃刃口鈍圓半徑增大,3個(gè)方向的銑削力都逐漸增大,且毛刺高度也隨之增大。
(3)采用響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)方法綜合考慮銑削力和毛刺高度,優(yōu)化得到的最佳參數(shù)組合為:側(cè)刃后角30°,底刃后角15°,底刃傾角7°。