鋁合金高效加工切削引數研究論文

鋁合金高效加工切削引數研究論文

　　摘要：本文透過採集刀具與機床模態訊號、進行模態分析、動力學模擬與最佳化技術，來獲得鋁合金高效切削引數。透過切削引數的實際應用，提高了加工效率，縮短加工週期，降低製造成本。

　　關鍵詞：高效加工；切削引數；動力學模擬

　　1引言

　　在實際生產中鋁合金高效加工效率和優勢遠沒有發揮出來，合理的切削引數是提高數控機床應用技術水平和綜合效率最為直接的方法，數控加工過程模擬最佳化技術是獲取最佳化切削引數的最佳途徑，透過數控加工過程模擬最佳化技術確定高效加工切削引數，經過實際加工過程驗證，建立切削引數資料庫，對提高加工效率，縮短加工週期，降低製造成本有重要實際意義。

　　2應用研究內容

　　本研究專案以數控機床動態特性訊號採集系統、動力學特性分析系統、最佳化系統為平臺，數控加工切削引數包括軸向切削切深ap、徑向切削寬度ae、機床主軸轉數S、進給速度F等，結合實際生產情況，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，採用水冷。

　　2.1動力學模擬

　　透過採集刀具與機床模態訊號、進行模態分析、動力學模擬與最佳化技術，以確定機床-刀具系統在特定加工環境下的顫振穩定域。模擬結果的顫振穩定域圖如圖1所示。根據曲線可以確定非穩定切削區域與穩定切削區域，其中曲線下方為穩定切削區域，上方為非穩定切削區域，曲線周圍為穩定與顫振臨界狀態。由此由圖1可看出，隨著切寬變化時，切削穩定的區域會變化，當切寬增大或減少，相應的切削穩定的區域會增大或減少；當切寬一定時，當主軸轉速取波峰上的最大值時，穩定的切深最大，這樣可以提高加工效率。

　　2.2切削引數驗證

　　以顫振穩定域為基礎進行實驗驗證。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引數進行驗證，這樣可以使最佳化所得到的引數符合實際生產需要。試切點選擇如圖2所示。根據選取的試切引數和試切點進行試切，試切情況見表1。由試切情況得出如下結論：A點在非穩定切削區域，發生嚴重顫振；C點、D點在顫振臨界狀態，切削過程不穩定，容易發生顫振；B點在穩定切削區域，切削穩定，切削效果好。穩定域曲線是理想情況下的切削引數，特別的針對切削深度，在實際應用時，切削深度需根據理論深度作相應的調整；考慮到工件動態特性的影響，應對工件中弱剛性部分採集刀具與機床模態訊號，進行機床—刀具系統的動力模擬，選擇切削引數時，要注意控制切削力，以防止零件變形。現場加工切削引數與根據顫振穩定域圖所得切削引數資料對比如表2所示：由以上表格中的`資料可以看出，材料去除率提高了（29120-20000）/20000=45.6%。

　　3實際應用

　　在實際高效加工中，以加工外殼零件（見圖3）為例，採用本研究專案研究方法，在實際驗證的基礎上，確定加工該零件刀具的切削引數，採用這些切削引數加工，高效加工的單件加工時間從6.5小時縮短為4.1個小時，提高效率37%，零件加工質量穩定。

　　4結論

　　根據顫振穩定域的分析和實際加工驗證，透過調整切削深度、主軸轉速可以避免顫振的產生，獲得在不同條件下穩定切削狀態下的最佳切削引數。透過高效加工切削引數研究與應用，縮短了加工時間，提高了機床的利用率，達到降本增效的目標。

　　參考文獻：

　　[1]基於“X-CUT”數控切削引數最佳化系統的數控機床增效使能技術原理[M].北京：國防科技工業高效數控加工研究應用中心,2010.