介绍
自20世纪40年代以来，7系铝合金一直被用作飞机制造的结构材料。目前主要研究热点之一是7075铝合金铣削及表面质量分析。例如，7075铝合金时效加结晶处理1后的切削加工性分析和微型刀具的切削性能分析，以及刀具磨损和表面粗糙度的评价。2采用田口设计方法优化立式数控铣床上7075铝合金表面铣削的工业参数。3利用成像和形貌技术分析切削过程中的表面缺陷。47075铝合金是一种强度较高的超硬铝合金材料。由于其具有高强度、高刚度、高疲劳强度、高耐磨性、轻量化、低成本等特点，被广泛应用于航空工业的翼板、框架、翼梁和翼肋5等领域，以及齿轮零件、模具、工装夹具等关键结构件。7系铝合金主要含有Al、Zn、Mg、Cu，还有Si、Fe、Mn、Cr、Ti等化学成分，密度为2.85 g/cm 3; 特点是固溶处理后塑性好，热处理强化效果好，低温强度好；相同状态下，退火和刚淬火时的塑性略低于2A12，但略优于7A04，耐应力腐蚀性能优于7A04。关于铝合金的材料成分和热处理性能的文献报道很多，但国内很少有供应商提供7075铝合金切削参数的数据，也没有专业手册提供工艺参数供用户参考。在实际加工中，采用相似硬度材料的加工参数进行切削，造成7075铝合金的极大浪费，制约了7075铝合金材料的大规模定制生产。所以，其制造工艺参数的优化越来越受到重视。同时，有必要对切削工艺参数的研究方法进行分析和总结，特别是如何在保证表面质量的前提下实现和解决高效切削工艺参数的优化。

加工参数分析的主要研究方法
7075铝合金航空整体结构包括平面、沟槽、孔等常见特征加工表面。因此，多数学者以空天飞机整体结构为研究对象，研究其铣削参数对其加工变形的影响。吴等人。6北京航空航天大学应用准对称加工方法对传统单边加工方法的加工变形进行了对比分析，验证了准对称铣削方法及其工艺参数可以减少加工变形，提高铣削7075铝合金零件的精度。薄壁航空整体结构件。关于7075铝合金薄壁结构件铣削工艺参数的优化，Borojevic等人。7采用RSM和ANOVA方法进行优化、分析，知道如何选择正确的刀具路径和进给量，以保证加工质量并获得较高的技术经济性。在生产中，高效切削、绿色切削是提高技术经济性的重要指标，也是节能降耗、降低成本的重要基础。MQL和干式切削是绿色切削的主要方法。赫塔比等人。8比较了7075、6061和2024铝合金零件在MQL和干切削下加工的切削力、颗粒排放和光洁度表面质量，为不同铝合金材料下选择切削方法提供了理论参考。节能还可以体现在降低功耗上。罗德里格斯·阿拉班达等人。9采用EN-AW 7075 T6铝合金材料，采用正交试验方法分别研究了粗加工阶段和精加工阶段的铣削刀具轨迹和切削参数。结果表明，在同等条件下，使用该材料可以降低动力消耗，提高表面质量。孔加工涉及钻、铰、镗等加工方法。帕克蒂纳特等人。10采用有限元模态仿真和试验方法比较了7075铝合金超声波辅助钻孔与传统钻孔的优缺点。研究表明：超声波辅助钻削在应力分布、切削变形、切削温度、刀具磨损、表面质量、断屑等方面较传统钻削具有明显优势。但超声设备的主要成本是超声辅助钻孔设备的准备成本，导致超声辅助钻孔的成本较高。

7075铝合金广泛应用于空天飞机结构件，且多为薄壁结构件。因此，加工变形是影响其精度的重要因素。如何预测和控制加工变形是当前的研究热点之一。岳等人。11系统总结了薄壁零件铣削过程中加工变形的研究进展，为7075铝合金薄壁零件铣削变形的预测和控制提供了参考研究方法。卢等人。12设计单因素铣削实验，从时域、频域、时频域等角度分析加工过程中的振动信号，分析进给速度和轴向切深对铣削振动的影响。 6061铝合金。郭等人。13分析高速铣削7050铝合金材料，得出铣削速度和轴向切削深度对铣削振动有显着影响，但进给量变化不明显。此外，如何利用工艺参数的优化来预测表面粗糙度以揭示加工规律及相关机理，许多研究者从预测方法上进行了理论探索和研究，形成了较为系统的研究理论成果。如多元回归分析（MRA）、14模糊网络（FN）、15 BP神经网络、16自适应神经模糊推理系统（ANFIS）、17遗传规划（GP）、18云模型、19响应面法（RSM），20正交回归分析和最小二乘向量机，21知识建模和数据挖掘，22等。这些预测方法依赖于计算机信息技术。从预测精度、数据运算、数值模拟等方面，包括建立的模型，各有特点。有的模型复杂，导致数据样本量大，增加了测试成本，有的模型简化但预测精度降低。因此，一些研究者采用相互验证等方法进行比较分析。文献23提出使用三因素和三水平RSM来设计和处理实验。通过RSM的中心复合曲面设计方法，建立了齿轮表面粗糙度预测模型，模型精度较高，为工艺参数的优化提供了基础。

因此，针对7075铝合金高效切削工艺参数的优化，下面将结合RSM方法提出一种用于7075铝合金表面质量控制的多目标、多约束高效切削工艺参数优化技术方案合金材料。

高效切割技术方案
高效切削工艺参数模型的建立
工件需要加工的表面就是特征加工表面，可分为平面、外圆表面、内圆表面、其他表面四类。24根据机械工业出版社2005年出版的王建士主编的《机械加工常用切削刀具速查手册》，结合企业实际生产实践数据，根据7075铝合金铣削工艺参数选取如下：硬质合金刀具切削参数的研究. 由于目前缺乏具体参数可供参考，因此对其有效切削范围进行了研究。无论7075铝合金材料制成什么类型​​的工件，从加工表面特征出发，选择不同的刀具材料，根据不同的加工方法，以加工和切削参数为影响因素，建立表面质量预测数学模型或残余应力，进而优化化学工艺参数，获得合理的机械加工工艺参数数据库，指导解决实际生产问题。

传统工艺参数切割工时：147秒；采用表3中优化的一组工艺参数，切割工时：125s；两组参数对比表明，优化后的工艺参数较传统工艺参数提高工时效率约15.6%；采用优化的工艺参数进行加工，表面粗糙度满足Ra 0.6的要求。
实验数据是为了方便在使用RSM的Box Behnken设计时建立工件表面粗糙度的预测模型；加工实验的验证一方面旨在论证预测模型的准确性，另一方面验证基于预测模型的CS优化算法的可行性，为高效加工提供可靠的参数。 7075铝合金材料的切割。

结论
分析了铝合金材料加工的基本现状，给出了构建多约束目标7075铝合金材料加工参数优化模型的技术方案。通过实际优化案例，采用技术方案中提出的RSM进行预测建模，通过响应面图分析铣削工艺参数对表面粗糙度的影响规律。利用布谷鸟搜索算法对高效切削工艺参数进行优化，结果表明该优化方法可行、可靠。同时其主要目的是进一步建立和完善7075铝合金加工在实际生产中的应用。
论文为行业做出的贡献：进一步提高了7075铝合金材料切削工艺参数选择的准确性，优化了传统手工工艺参数选择的经验，优化的参数可以提供铣削效率，提高生产效率，降低生产成本，增强企业在7075铝合金材料工业制造领域的竞争力。其主要创新点是避免了传统的手工经验选择工艺参数，采用优化方法确定最优、高效的切削工艺参数。

使用￠10硬质合金刀具精铣7075铝合金槽平面时，应注意以下结论：
(1)铣削速度越高，铣削表面粗糙度值越小，加工表面质量越高；进给速度越高，铣削表面粗糙度值越高，加工表面质量越差。
(2)铣削背切对表面粗糙度影响不明显，但采用背切1.0mm左右的工艺参数得到的表面粗糙度值较小，加工表面质量较好。
(3)在实际批量生产过程中，需要在保证刀具耐用度的前提下，采用优化的工艺参数进行铣削。当使用新刀具加工第二个工件时，可适当降低进给速度，以保证工件的表面加工质量。