銑削加工工藝參數的優(yōu)化

文章編號:1002-6886(2008)06-0003-02銑削加工工藝參數的優(yōu)化鄧劍鋒(益陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南益陽(yáng)413049)攔要:分析了銑削加工切削用量與加工條件之間的關(guān)系,對切削速度、進(jìn)給量等切削用量的優(yōu)化選擇進(jìn)行了探討,為合理選擇銑削加工工藝參數提供了參考依據關(guān)鍵詞:銑削加工切削用量?jì)?yōu)化Reasonable Selecting to Machining-process's Parameters in MillinDENG JianfengAbstract: Through analyzing the relation between cutting parameters and machining conditions in milling, have researchednto reasonable selecting to cutting speeds feeding speeds etc. cutting parameters and have provided the reference basis for reasonable selecting machining-process's parameters in milling.Keywords: milling, cutting parameters, reasonable selecting0引言碳素結構鋼、合金結構鋼等,當切削深度an≤3時(shí),進(jìn)給量取值為0.3~1.2。隨著(zhù)切削速度的提高,一方面,切屑與銑削加工中,在工件材料、刀具材料和刀具幾何參數刀具之間的相對運動(dòng)速度加快,刀一屑之間接觸溫度上確定的條件下,切削速度V、進(jìn)給量∫、徑向切削深度a、升,在切屑底面形成一個(gè)軟質(zhì)滯流層,從而使刀、屑之間軸向切削深度a(背吃刀量)等切削用量選擇得合理與否,的摩擦系數下降;另一方面,由于切屑底部和頂部之間的直接影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本。因此,優(yōu)化加工溫差加大,切屑底部受熱膨脹加劇,使切屑流經(jīng)前刀面時(shí)參數、合理選擇切削用量是提高銑削加工效益的重要的環(huán)彎曲程度增加由此可知,隨著(zhù)切削速度的提高,第二變形區中切屑1銑削切削用量分析和計算因摩擦而產(chǎn)生的附加變形減小,刀一屑接觸長(cháng)度因切屑的彎曲嚴重而縮短,所以切屑的剪切變形程度降低,從而導1.1切削速度v致剪切角度增大,使切屑變形下降,為進(jìn)給運動(dòng)速度的提普通銑削加工主軸轉速一般2000~3000r/min,現高創(chuàng )造了有利條件。進(jìn)給速度計算如下:代數控銑床的主軸轉速可達5000~10000r/min,高速加V,==-Nf Z工切削速度比普通加工切削速度高5~10倍,切削速度的式中:N一銑刀轉速;f.每轉進(jìn)給量;z-銑刀齒數計算公式由上式可知,如果切削速度和刀具轉速提高,若V,不(1)相應提高,會(huì )減小每齒進(jìn)給量f2而當f:小于刀尖圓弧半式中:N一主軸轉速,D一刀具直徑。徑時(shí),將會(huì )使切削產(chǎn)生困難,并出現表面質(zhì)量降低,產(chǎn)生振對于高速銑削刀具直徑D應改為刀具的有效直徑動(dòng)等現象D,,即因此,隨著(zhù)切削速度的提高,進(jìn)給速度也應相應提高V=NXIXD一般可達2~25m/min,甚至達到60~80m/min,但是增1000(2)加f使每一刀齒的切削量增大流過(guò)前刀面的質(zhì)量增加球頭銑刀的有效直徑為:切削力和切削溫度會(huì )有所提高。此外,f的增加可使D=2√a,×(D3)刀—屑之間的接觸長(cháng)度增加,使得前刀面上的溫升加大帶圓角平底立銑刀的有效直徑為:這一現象會(huì )導致刀具磨損從后刀面向前刀面轉移。經(jīng)試Dr=D--2R, +2R, X sina(4)驗證明,采用較高切削速度進(jìn)行銑削加T時(shí),最佳每齒進(jìn)式中:R1一平底立銑刀的圓角半徑;a刀具的輪廓角。給量f,應隨銑削速度提高而減小。因此,的優(yōu)化與銑1.2進(jìn)給量∫削速度V.密切相關(guān)進(jìn)給量一般以主軸或刀具每轉進(jìn)給來(lái)計算,其取值與1.中國煤化工a工件材料、切削速度和切削深度a有關(guān),如:工件材料為CNMHG速度進(jìn)給速度有著(zhù)作者簡(jiǎn)介:鄧劍鋒,男,高級工程師,現任益陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授,從事數控加工及教控教學(xué)近10年。收稿日期:2008-8-20中國機械采購網(wǎng)重要的關(guān)系,主軸轉速和進(jìn)給速度越高,切削力越大,導致F,(r)=C=Mt,+(t /T)Mt+C, (t /T)Mt,(8)加工振動(dòng)、工件變形、刀具磨損甚至折斷等嚴重后果。因式中:C工序生產(chǎn)成本;M一該工序單位時(shí)間所分提的全此,在高速加工過(guò)程中,徑向切削深度an應該取較小值。廠(chǎng)開(kāi)支;C一每次磨刀費用(包括折舊費用)。但徑向切削深度a,的選取與每齒進(jìn)給量f,密切相關(guān)。在傳統切削條件下,用實(shí)驗的方法可以得到刀具的壽般情況下,∫較小時(shí),可選擇較大的a,這樣在刀具切入形命方成切屑時(shí)不會(huì )產(chǎn)生大的擠壓過(guò)程。相反,f較大時(shí),應選V Tm=C擇較小的a,否則會(huì )增加切削變形的過(guò)程。式中:m為反映數,C為與實(shí)驗條件有關(guān)的系數,同樣,用實(shí)驗的方法可以得到在高速切削條件下的V—T關(guān)系,并得■國■■到進(jìn)給量∫、徑向切削深度a,軸向切削深度a,對刀具耐用度的影響,并建立與V一T關(guān)系式相類(lèi)似的關(guān)系式:fT=C1×a,m=Cx×a,×T(10)將以上關(guān)系式綜合起來(lái),可得關(guān)系式:Cv."×fm×a,m×a(11)工件材料硬度HRC刀其長(cháng)度直徑比將上式化簡(jiǎn)并整理得:圖1工件材料硬度圖2刀具長(cháng)徑比系數系數計算曲線(xiàn)計算曲線(xiàn)T'LC(12)由刀具的直徑、刀具的長(cháng)徑比以及工件材料的硬度等Kx/ xa i)因素確定同時(shí)和主軸轉速及進(jìn)給速度有著(zhù)密切的聯(lián)系。式中:T一刀具耐用度;C一與實(shí)驗條件有關(guān)的系數對于較硬的材料a的理論計算公式如下:x、yn、zn、m—指數?？梢詫⑵湟暈榍邢鳁l件下的刀具壽=(D/2)×c2×c3f(6)命方程。由此可以看出,刀具耐用度T為V.、f、a、a,的式中:c:一為材料的硬度系數,由圖1可查出;-為刀具函數,故工序時(shí)間t和工序生產(chǎn)成本C也是Vv,f、a、a的長(cháng)徑比系數,由圖2可查出。的函數在具體的銑前加工中,軸向切削深度a,還取決于主綜合考慮兩個(gè)目標,使生產(chǎn)率盡量高且成本盡量低軸頭的穩定性刀具質(zhì)量、工件材料的特性以及夾具的剛得到目標函數的數學(xué)模型為:度等。實(shí)際應用中一般取a,≤0.05D。F(r)=w, F,(r)+u, F,(r)-min(13)與軸向切削深度a相比徑向切削深度a,對刀具磨式中c、兩個(gè)目標函數的權重系數。損的影響要大得多。因此,在普通中、低速切銑削加工中約束條件可選取較大的軸向切削深度a,、徑向切削深度a;在高速1)機床功率約束銑削加工中,在機床主軸負荷允許的前提下,選擇較大的P≤PEma,比選擇較大的a,更為有利式中:P一切削功率P機床功率v機床傳動(dòng)效率2)機床轉速和進(jìn)給量約束2銑削切削用量?jì)?yōu)化vi