铣削加工工艺参数的优化

文章编号:1002-6886(2008)06-0003-02铣削加工工艺参数的优化邓剑锋(益阳职业技术学院,湖南益阳413049)攔要:分析了铣削加工切削用量与加工条件之间的关系,对切削速度、进给量等切削用量的优化选择进行了探讨,为合理选择铣削加工工艺参数提供了参考依据关键词:铣削加工切削用量优化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引言碳素结构钢、合金结构钢等,当切削深度an≤3时,进给量取值为0.3~1.2。随着切削速度的提高,一方面,切屑与铣削加工中,在工件材料、刀具材料和刀具几何参数刀具之间的相对运动速度加快,刀一屑之间接触温度上确定的条件下,切削速度V、进给量∫、径向切削深度a、升,在切屑底面形成一个软质滞流层,从而使刀、屑之间轴向切削深度a(背吃刀量)等切削用量选择得合理与否,的摩擦系数下降;另一方面,由于切屑底部和顶部之间的直接影响加工质量、生产率和生产成本。因此,优化加工温差加大,切屑底部受热膨胀加剧,使切屑流经前刀面时参数、合理选择切削用量是提高铣削加工效益的重要的环弯曲程度增加由此可知,随着切削速度的提高,第二变形区中切屑1铣削切削用量分析和计算因摩擦而产生的附加变形减小,刀一屑接触长度因切屑的弯曲严重而缩短,所以切屑的剪切变形程度降低,从而导1.1切削速度v致剪切角度增大,使切屑变形下降,为进给运动速度的提普通铣削加工主轴转速一般2000~3000r/min,现高创造了有利条件。进给速度计算如下:代数控铣床的主轴转速可达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一铣刀转速;f.每转进给量;z-铣刀齿数计算公式由上式可知,如果切削速度和刀具转速提高,若V,不(1)相应提高,会减小每齿进给量f2而当f:小于刀尖圆弧半式中:N一主轴转速,D一刀具直径。径时,将会使切削产生困难,并出现表面质量降低,产生振对于高速铣削刀具直径D应改为刀具的有效直径动等现象D,,即因此,随着切削速度的提高,进给速度也应相应提高V=NXIXD一般可达2~25m/min,甚至达到60~80m/min,但是增1000(2)加f使每一刀齿的切削量增大流过前刀面的质量增加球头铣刀的有效直径为:切削力和切削温度会有所提高。此外,f的增加可使D=2√a,×(D3)刀—屑之间的接触长度增加,使得前刀面上的温升加大带圆角平底立铣刀的有效直径为:这一现象会导致刀具磨损从后刀面向前刀面转移。经试Dr=D--2R, +2R, X sina(4)验证明,采用较高切削速度进行铣削加T时,最佳每齿进式中:R1一平底立铣刀的圆角半径;a刀具的轮廓角。给量f,应随铣削速度提高而减小。因此,的优化与铣1.2进给量∫削速度V.密切相关进给量一般以主轴或刀具每转进给来计算,其取值与1.中国煤化工a工件材料、切削速度和切削深度a有关,如:工件材料为CNMHG速度进给速度有着作者简介:邓剑锋,男,高级工程师,现任益阳职业技术学院副教授,从事数控加工及教控教学近10年。收稿日期:2008-8-20中国机械采购网重要的关系,主轴转速和进给速度越高,切削力越大,导致F,(r)=C=Mt,+(t /T)Mt+C, (t /T)Mt,(8)加工振动、工件变形、刀具磨损甚至折断等严重后果。因式中:C工序生产成本;M一该工序单位时间所分提的全此,在高速加工过程中,径向切削深度an应该取较小值。厂开支;C一每次磨刀费用(包括折旧费用)。但径向切削深度a,的选取与每齿进给量f,密切相关。在传统切削条件下,用实验的方法可以得到刀具的寿般情况下,∫较小时,可选择较大的a,这样在刀具切入形命方成切屑时不会产生大的挤压过程。相反,f较大时,应选V Tm=C择较小的a,否则会增加切削变形的过程。式中:m为反映数,C为与实验条件有关的系数,同样,用实验的方法可以得到在高速切削条件下的V—T关系,并得■国■■到进给量∫、径向切削深度a,轴向切削深度a,对刀具耐用度的影响,并建立与V一T关系式相类似的关系式:fT=C1×a,m=Cx×a,×T(10)将以上关系式综合起来,可得关系式:Cv."×fm×a,m×a(11)工件材料硬度HRC刀其长度直径比将上式化简并整理得:图1工件材料硬度图2刀具长径比系数系数计算曲线计算曲线T'LC(12)由刀具的直径、刀具的长径比以及工件材料的硬度等Kx/ xa i)因素确定同时和主轴转速及进给速度有着密切的联系。式中:T一刀具耐用度;C一与实验条件有关的系数对于较硬的材料a的理论计算公式如下:x、yn、zn、m—指数。可以将其视为切削条件下的刀具寿=(D/2)×c2×c3f(6)命方程。由此可以看出,刀具耐用度T为V.、f、a、a,的式中:c:一为材料的硬度系数,由图1可查出;-为刀具函数,故工序时间t和工序生产成本C也是Vv,f、a、a的长径比系数,由图2可查出。的函数在具体的铣前加工中,轴向切削深度a,还取决于主综合考虑两个目标,使生产率尽量高且成本尽量低轴头的稳定性刀具质量、工件材料的特性以及夹具的刚得到目标函数的数学模型为:度等。实际应用中一般取a,≤0.05D。F(r)=w, F,(r)+u, F,(r)-min(13)与轴向切削深度a相比径向切削深度a,对刀具磨式中c、两个目标函数的权重系数。损的影响要大得多。因此,在普通中、低速切铣削加工中约束条件可选取较大的轴向切削深度a,、径向切削深度a;在高速1)机床功率约束铣削加工中,在机床主轴负荷允许的前提下,选择较大的P≤PEma,比选择较大的a,更为有利式中:P一切削功率P机床功率v机床传动效率2)机床转速和进给量约束2铣削切削用量优化vi