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Experience IM WC-10Co4Cr 涂层高速磨削力 预测研究 撰文 / 江苏徐州工程机械研究院 陈新春 齐伟 王灿 闫乃晴 为了优选 WC-10Co4Cr 高速磨削参数、实现高精度加工，满足实际生产的迫切需求，提出一种基于响应曲面法的磨削力 预测方法。从高速磨削工艺系统特点出发，给出面向固定工艺系统的 WC-10Co4Cr 高速磨削力预测原理。结合正交实验数据， 建立磨削力预测模型。运用方差分析方法，检验预测模型的拟合度。以平面 WC-10Co4Cr 涂层材料磨削为例，应用上述预测 模型和 BP 神经网络分别进行磨削力预测，并同实际加工结果比较。结果表明，本研究中的法向与切向磨削力预测结果与实 际加工结果比较，平均误差率分别为 6.29%、5.55%；BP 神经网络预测结果与实际加工结果比较，平均误差率分别为 7.89%、 35.16%，证明所提出的磨削力预测方法是有效的，更加满足实际生产的需求。本研究为 WC-10Co4Cr 高速磨削参数优化、高 精度加工提供了技术支持。 一、引言 速磨削参数对磨削力的影响程度，并运用方差分析法及响应 WC-10Co4Cr 涂层材料具有耐磨性好、硬度高、耐腐 曲面法，建立幂指数型高速磨削力预测模型。通过与神经网 蚀性好以及耐高温等优点，广泛应用于航空、航天、船舶 络法预测模型进行比较和实验验证，证明幂指数型磨削力预 及工程机械等领域。近年来，随着绿色制造理念的推广， 测模型的有效性。 WC-10Co4Cr 开始被用于废旧零件的再制造生产过程中， 对零部件表面修复与强化具有良好的效果。 二、磨削力预测原理 在 WC-10Co4Cr 涂层高速磨削加工的研究中，磨削力 高速磨削加工是一个复杂的材料去除过程。磨削力受 是重要的研究对象。磨削力是磨削参数选择过程中重要的参 很多因素影响，如磨削液、砂轮特性、工件材料、工件尺寸、 考指标，对磨削系统和磨削质量均有显著的影响。因此，进 机床精度、砂轮线速度、工件速度和磨削深度等。上述因素 行 WC-10Co4Cr 高速磨削力预测的研究是十分必要的。 可以归纳为以下三方面：砂轮特性、工件特性和磨削参数。 目前，磨削力预测研究的方法主要有解析法和实验法两 在实际生产中，工件特性是固定不变的，砂轮特性可以通过 种。解析法主要依据磨削过程中产生的弹 / 塑性变形、磨屑 磨削经验和简单的对比试验确定最佳参数。相比之下，磨削 形成以及摩擦作用等磨削机理预测磨削力；实验法是根据磨 参数的选择对磨削力有着更为重要的作用。因此，研究固定 削试验的设定参数及测量结果建立相应的磨削力预测模型。 工艺系统的磨削力预测具有更为重要的实际应用价值。 国内外学者在传统磨削力预测方面开展了大量工作， 目前，磨削力的预测没有统一的数学模型，而国内外 但尚未形成面向 WC-10Co4Cr 高速磨削力预测的理论及相 学者在实验研究中常采用幂指数型模型。据此，本文采用幂 关模型。对此，本研究通过实验法，运用极差分析法确定高 指数型模型进行磨削力的预测计算。磨削力幂指数型预测模 2016.10 · 31 · 万方数据 IM 经 验 型的数学表达式为： 试件：超音速火焰喷涂硬质合金 WC-10Co4Cr 涂层试 （1） 块，涂层面积为 44×20mm2 ，厚度 0.35mm。