鋁合金高效加工切削參數研究論文
摘要：本文通過(guò)采集刀具與機床模態(tài)信號、進(jìn)行模態(tài)分析、動(dòng)力學(xué)仿真與優(yōu)化技術(shù)，來(lái)獲得鋁合金高效切削參數。通過(guò)切削參數的實(shí)際應用，提高了加工效率，縮短加工周期，降低制造成本。
關(guān)鍵詞：高效加工；切削參數；動(dòng)力學(xué)仿真
1引言
在實(shí)際生產(chǎn)中鋁合金高效加工效率和優(yōu)勢遠沒(méi)有發(fā)揮出來(lái)，合理的切削參數是提高數控機床應用技術(shù)水平和綜合效率最為直接的方法，數控加工過(guò)程仿真優(yōu)化技術(shù)是獲取優(yōu)化切削參數的最佳途徑，通過(guò)數控加工過(guò)程仿真優(yōu)化技術(shù)確定高效加工切削參數，經(jīng)過(guò)實(shí)際加工過(guò)程驗證，建立切削參數數據庫，對提高加工效率，縮短加工周期，降低制造成本有重要實(shí)際意義。
2應用研究?jì)热?/strong>
本研究項目以數控機床動(dòng)態(tài)特性信號采集系統、動(dòng)力學(xué)特性分析系統、優(yōu)化系統為平臺，數控加工切削參數包括軸向切削切深ap、徑向切削寬度ae、機床主軸轉數S、進(jìn)給速度F等，結合實(shí)際生產(chǎn)情況，機床選擇C800U高速加工中心，刀具選擇φ8合金銑刀，銑刀齒數3，刀具圓角R0.2,有效懸長(cháng)30mm；加工材料為鋁合金2A12T4，徑向切削寬度分別為2mm、4mm、6mm和8mm，銑削方式為順銑，采用水冷。
2.1動(dòng)力學(xué)仿真
通過(guò)采集刀具與機床模態(tài)信號、進(jìn)行模態(tài)分析、動(dòng)力學(xué)仿真與優(yōu)化技術(shù)，以確定機床-刀具系統在特定加工環(huán)境下的顫振穩定域。仿真結果的顫振穩定域圖如圖1所示。根據曲線(xiàn)可以確定非穩定切削區域與穩定切削區域，其中曲線(xiàn)下方為穩定切削區域，上方為非穩定切削區域，曲線(xiàn)周?chē)鸀榉�定與顫振臨界狀態(tài)。由此由圖1可看出，隨著(zhù)切寬變化時(shí)，切削穩定的區域會(huì )變化，當切寬增大或減少，相應的切削穩定的區域會(huì )增大或減少；當切寬一定時(shí)，當主軸轉速取波峰上的最大值時(shí)，穩定的切深最大，這樣可以提高加工效率。
2.2切削參數驗證
以顫振穩定域為基礎進(jìn)行實(shí)驗驗證。根據如圖1所示，以刀具切削寬度8mm為例，根據顫振穩定域圖選擇切削參數進(jìn)行驗證，這樣可以使優(yōu)化所得到的參數符合實(shí)際生產(chǎn)需要。試切點(diǎn)選擇如圖2所示。根據選取的試切參數和試切點(diǎn)進(jìn)行試切，試切情況見(jiàn)表1。由試切情況得出如下結論：A點(diǎn)在非穩定切削區域，發(fā)生嚴重顫振；C點(diǎn)、D點(diǎn)在顫振臨界狀態(tài)，切削過(guò)程不穩定，容易發(fā)生顫振；B點(diǎn)在穩定切削區域，切削穩定，切削效果好。穩定域曲線(xiàn)是理想情況下的切削參數，特別的針對切削深度，在實(shí)際應用時(shí)，切削深度需根據理論深度作相應的調整；考慮到工件動(dòng)態(tài)特性的影響，應對工件中弱剛性部分采集刀具與機床模態(tài)信號，進(jìn)行機床—刀具系統的動(dòng)力仿真，選擇切削參數時(shí)，要注意控制切削力，以防止零件變形�，F場(chǎng)加工切削參數與根據顫振穩定域圖所得切削參數數據對比如表2所示：由以上表格中的`數據可以看出，材料去除率提高了（29120-20000）/20000=45.6%。
3實(shí)際應用
在實(shí)際高效加工中，以加工外殼零件（見(jiàn)圖3）為例，采用本研究項目研究方法，在實(shí)際驗證的基礎上，確定加工該零件刀具的切削參數，采用這些切削參數加工，高效加工的單件加工時(shí)間從6.5小時(shí)縮短為4.1個(gè)小時(shí)，提高效率37%，零件加工質(zhì)量穩定。
4結論
根據顫振穩定域的分析和實(shí)際加工驗證，通過(guò)調整切削深度、主軸轉速可以避免顫振的產(chǎn)生，獲得在不同條件下穩定切削狀態(tài)下的最佳切削參數。通過(guò)高效加工切削參數研究與應用，縮短了加工時(shí)間，提高了機床的利用率，達到降本增效的目標。
參考文獻：
[1]基于“X-CUT”數控切削參數優(yōu)化系統的數控機床增效使能技術(shù)原理[M].北京：國防科技工業(yè)高效數控加工研究應用中心,2010.
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