数控铣削中切削参数对加工质量的影响

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第2 9卷第 1期 2O年 1 O8月

煤

矿

机

械

Vo . 9 . 1 2 No 1

Co lM ie M a hn 1 a n c ie

Jn. 2 8 a 00

蹲工艺 备锄装

数挖筑肖中切肖参数对加工质量的影晌 I j I j王玲。孟广耀，查素琴。尹德峰

(岛理工大学机械工程学院，山东青岛 263 )青 603

摘

要：针对数控铣削加工过程中的问题展开研究。首先，对影响加工质量的几个关键参针

数进行研究， Wi e V一8加工中心上加工 C l具钢试验工件，出大量试验数据，对试在 n cM t 0 r 2模得在

验数据分析的基础上进行预测；其次，对几种主要参数的交互影响进行研究，并结合具体工况，提供参数选择方法等。 关键词：数控铣削；加工质量；切削参数中图分类号：T 5文献标志码：A文章编号：0309 (08 0 .0 80 G4 10 .7 4 20 )1 8 .3 0

E et 0 ut gP rmees0 a hnn ai fN iig f cs fC t n a a tr n M c iigQu ly0 CM ln i t lW ANG I n,M E Jg NG Gu n a g—y o a。Z HA u—qn。YI De fn S i N— eg

( ci r E g er gIstt i ao eho g a U i rt, iga 603 C n ) Mah e ni ei t e￣ a cnl i l n e i Qndo 63。h a ny n n ni,Q g T u o c v sy 2 iAb ta t T e po lms i h u rcl c n rlmi ig we e r sa c e sr c: h r be n te n me a o to ln r e e r h d.F rt i l il s y.am n ts v r lk y p . i g a e a e r i e o c s aa tr . x e i n swee d sg e a d wee c ri u n a W itc MV一8 c ii g c ne y e sp rmees e p rme t r e in d. n r are o to n e d 0 ma h nn e tr b c t n r 2 se l p r, etn ra e l fe p r n aa, d f rcs ig b s d o h ay i g o u t g a C l te a t g tig a ge td a

o x e i t d t a o e a t ae n t e a l zn f i me n n n te .1} n,b s n t er sa c fs v r lman paa tr a d c mb n d iig a hc st ain,me o f hm 1e l a e o h e rh o ea i rmee, n o ie d o rp i i t d e e u o h t dsoc o sn a e tr r rwi e h o ig p r mee swe p e o d d. Ke r s CNC lig;m c i ig q ai:c tig p rmee y wo d: i n m l a hnn u￣ l u t aa tr n

1试验设备与切削条件

1 0, 2 B3= 1 0; 5

()验设备 1试M V一8 0立式加工中心，有三轴联动功能，具能实现各种平面、形表面，种复杂形状的凸轮、成各样

C表示跨度( ) C= ., 05C= .。哪 03C= .,, 07方案 1在进给量和跨度不变的情况下，变改主轴转速值进行试验：Al , , l; Cl A2 Cl A3 Bl Bl B C1

板、模等的铣削加工，是各种复杂模具型腔的靠特别加工，种键槽、槽、旋槽、轮的加工，用各 T形螺齿利固定循环功能实现钻孔、扩孔、铰孔、丝等的加工，攻

方案 2在主轴转速和跨度不变的情况下，改变进给量进行试验：Al , , ; Cl Al Cl Al Cl Bl B2 B3

能实现 D C加工，有极坐标、 N具坐标旋转、比例缩放等功能。 操作系统：法兰克系统。

方案 3在主轴转速和进给量不变的情况下， 改变跨度值进行试验：Al , Cl A1 C2, l Bl Bl Al o B C3

测量数据主要设备： xl n uf eTx r Ep r g Src ete o i a uTa lrHo s n P yo b o RECI I S ON ROM AL URF。 F T YS

2试验结果与讨论

加工对象：0 l 0 In×6 l 4钢 9块； 10In×6 l 0In 5 n n n 硬胶木

通过对方案 1的数据采集得知，主轴转速改变基本不影响加工效率，得出数据表 1并。表 1数据表

粗加工刀具：牛鼻子铣刀 6 l m 3In×6 m齿

数 4 n;硬质合金螺旋立铣刀 2In齿数 2高速钢立铣刀 l, n;+ 0In齿数 3 2 i n。精加工刀具：球头铣刀 R q, 5nn齿数 2当加工对 l (

象材料是木头时，用刀具材料为高速钢；选当加工对象材料是 C l r 2钢时，选用刀具材料为硬质合金 )。

()削条件 2切采用行切法，考虑的主要因素是 3个，因子的各含义：。

.

粗糙度算术平均值，取样长度内，轮廓偏离平均值的算术平均值

.

轮廓均方根偏差，取样长度内，轮廓偏离平均线的均方根值，它.O个峰谷高度的算术平均值， 1取样 .粗糙度最大高度，评定长度内的最

是对应于的均方根长度内的平均峰一谷高度

A表示转速 (/ i) A r n = 100 A m 0,,=1 0, 0 2A= 1 5 0; 0

大峰一谷高度 R . 最高波峰到平均线的距离 R .粗糙度局部峰的平均间距，在评价长度内，相邻峰的平均间距

B表示进给速度 ( m mn B m/ i): 10 B 0,:=一

从表 1以看出，可主轴转速对尺， R, 尺， R的

8— 8

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第 2卷第 1 9期

数控铣削中切削参数对加工质量的影响_

,

~ ,: o l

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影响均呈现相同的曲线趋势。 此时，主轴转速在 1 0 mn时，削的质量相 0r i 0/切对好。但并不是说，低于这个转速或者高于这个转速愈大质量就愈高，还要受刀具直径、这刀具材料、 机床最高转速等多种条件的影响。通过多方面考虑，般选取 10 0r i、 0/ i者 180 r一 0/ n 15 0r n或 m m 0/ mn i为好。

主轴转速应根据允许的切削速度和刀具直径来确定。主轴转速/: 3 0v 7, 2/D

式中

——切削速度，/ n m mi; D—刀具直径，l。— nn l

计算出的主轴转速/要参考不同机床的刚性， 7,,

在机床所能承受的最大转速范围内选择较接近的转速来作最后的确定。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速倍率开关，可在加工过程中对主轴转还速进行整倍数调整。注意：当切削过程为干式切削时，主轴转速还要再选取小些，计算值的 7%一取

08 0%。

通过对方案 2的数据采集得知，给量影响加进工效率，进给量 10 m/ n到 10 m/ i到从 0 m mi 2 m m n再 10 m m n所用时间分别为 23m n 20mi 10 5/ i, m 3 i、0 n和 6 m n即进给量每增加 1 m mn所用时间就减少 1 i, 0m/ i 5 mn i。并得出表 2。表 2数据表

() 3确定进给速度

进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，

进给速度的选择直接影响着零件的加工效率、加工精度和表面粗糙度。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。刀具空行程时，别是远距离特从数据明显看出，当进给增加时，削质量会下切

“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。加工时的进给速度F=

降，但各质量参数的数值增加程度会随着进给量的增加逐渐减小，因为当进给量达到一定程度 (这是但必须符合安全合理生产条件 ),后各参数就趋于一个

式中

——所选铣刀的齿数；

卜

铣刀单位进给量， m齿。 m/

数值，再增加就是不合格产品了。通过对方案 3的数据采集得到表 3。表 3数据表

其中铣刀每齿进给量的合理确定是满足加工要求、 加工效率和减少刀具磨损的关键。 根据加工要求和工件、刀具材料先选择每齿进给量，根据主轴转速和所选刀具的刃数，再可确定出具体的进给速度。生产实践表明，种方法是有效这和合理的。( )吃刀量的选择 4背

背吃刀量的选取应视工艺系统的刚度和加工表

从表中数据可以看出，度对，,,的跨

面的精度、面粗糙度而定。表 加工表面粗糙度值 R l . a a2 5/ n时，般一次粗一

影响也是相似的曲线趋势。从上面的数据只能直观地看出各参数对加工质量的影响，要想更科学、准确地得出结论，必须更还运用数学工具进行理论分析，而得出正确的切削从用量参数数据库。 3数控铣削加工中切削用量的确定

铣可达到要求。但当工艺刚度差，床动力不足或机余量过大时，可分 2次铣削， 1第次铣削背吃刀量应尽可能大些， 2次铣削量小有利于获得较好的加第工表面质量。一般粗铣铸钢和

铸铁时背吃刀量 a。=5 l,—7nn粗铣无硬皮的钢料时背吃刀量 a=3 l。

() 1优先确定切削速度切削速度是影响刀具耐用度的主要因素。过高

5nn l。在粗加工时，艺背吃刀量 a l工。根据工序余量来确定。除为以后工序留的余量外，余的粗加其

的切削速度会使刀具耐用度急剧下降。所以应结合刀具耐用度选择切削速度。切削速度主要取决于刀具材料和加工材料。 ()定主轴转速 2确选择主轴转速是为了形成所需的切削速度，故一

工余量尽可能一次切除，以使走刀次数最少。 加工表面粗糙度值 Ra . 6 3—3 2/ . a n时，分为可粗铣和半精铣 2次铣削，铣时为半精铣留余量，粗ap: 0.— 1 nl 5 l n。

加工表面粗糙度值为 Ra . 0 8/ 16 . n n时，可分

8 9

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第2 9卷第 1期 2O O8年 1月

煤

矿

机

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V0 . 9 o. 12 N 1 J n. 2 8 a 00

C a Mie Ma h n￣ ol n c ie

振动攻丝机理及实用研究王致坚，刘瞬尧

(中南大学，长沙 4 08 ) 103

摘

要：针对应用日益广泛的难加工材料的攻丝难题，据振动切削基本原理，制出具有振根研

动攻丝功能的激振装置，对其进行理论研究和实验分析，果表明：动攻丝切削力呈现出明显并结振

波形，丝扭矩的均值大大低于普通攻丝。攻关键词：难加工材料；振动攻丝；机理；扭矩；刚度中图分类号：代 6文献标志码：B文章编号：0 309 (0 8 0 . 9 .3 2 10 .74 2 0 ) 1 O O0 O

S u y o e ha im n pia i n o b a in Ta p n t d n M c n s a d Ap l to fVi r to p i g cW A G I i。 I h n—yo N i a L U Su—j n a (etl ot U i rt,Ca h 10 3 h a C n a Su n esy hn a 08,Ci ) r h v i 4 nAb ta t B s d o i rtr u t g p icp e,t e e c tr t ov e p o lms o a pn n df c l o c t sr c: a e n vb aoy c t n r il i n h x i o sle t r be ftp

ig i i utt u o h i f mae a a e n d v lp d .T er s l r m e rtc la ay e n x e me t h w a e c t n oc tr lh s b e e eo e i h e ut f s o t o eia n z d a d e p r n s o t tt ut gfre h l i s h h i o e vb ao a pn a e fau e o e ie v,a d t e pe l au e tp i g tr u sa lto ft rtr tp i g h st e tr fd srd wa e n I【v e o t a p n oq e i o f h i y h h a l f h lwe a e t dt n ltp ig. o rtn t r ii a a pn h h a o Ke r s d f c tt u tra;vba in mp ig;me h im;tr u y wo d: i u o c tmae l i l i i rt pn o ca s n o q e;r ii i dt g y

0前言

法是比较难加工的。而在半封闭空间上进行攻丝，

不锈钢、钛合金、温合金等难加工材料应用日高 益普遍，但这些材料塑性大，工硬化严重、热系加导数小、切削温度高，因而切削性能差，普通加工方用为 3次铣削来达到要求，精铣时口半=15—2 0 . .m精铣时口=0 5m。 m, . m

切削条件与其他切削加工方法相比更加恶劣，遍普存在攻丝扭矩大、锥磨损快、丝易折断、纹加工精螺度低、废品率高等问题，即使采用跳牙、铲背或修r i、给量 f=10 r/ i。而对于跨度，/ n进 a r 2 mrn a a一般取

小于刀具半径即可，什么具体参数供参考，以没有所需要分析表面粗糙度 R a与跨度之间的线形回归关系来具体确定。 由于数控机床比较昂贵，数量较少，般又是一生产中关键设备，而一般的 C M软件不提供切削参 A数，因此合理选用切削参数是优化生产和优化设计必要的依据，这能充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，充分发挥机床的性能，大限度提并最高生产率，降低成本。参考文献：[] 1刘雄伟 .加工理论与编程技术[ . M]北京：机械工业出版社，00 20 .[] 2霍苏萍 .数控铣

编程中的工艺分析[]机械研究与应用，05 1 J. 20,8( )5 . 4: 1

在数控机床上，般用跨度和步长深度来衡量一吃刀量。跨度，置相邻 2条刀具轨迹间的重叠部设分，常取不大于刀具直径的一半，刀具路径为行通在切时，研究跨度对加工质量的影响。步长深度，设置

分层铣削中，一层的切削深度，位 m在刀具每单 m,路径为层切法 (环形路径 )时研究步长深度对加工质

量的影响。现代数控加工领域，流行的“小步快走”切削理念是很有效的加工工艺：相对较小的吃刀用

量、较高的转速和较快的进给速度进行加工。有利于改善刀具、机床和工件的受力条件，减少刀具破损因素，提高表面加工质量。吃刀量的具体确定与工件的加工要求、刀具的形状和直径有关。4结语

[]江宏，秀梅 .r E GN E 20数控加工教程[]北京： 3孙陈 P/N IE R01 o K.清华大学出版社。O 3 20 .

[] j ZagR C iiu eri ein i w 4 Wuc, hn .Mnm mabr tn ds swt to—lvlad ao目 h ee n f r vlatr J . i e i,o33:0 o l e f o[1 Bo tk 2o ( )8 . u e c s m ra作者简介：王玲 (9 1,, 18一)女吉林白山人，岛理工大学在读青研究生，机械制造及其自动化专业，现主要从事刀具铣削、磨削研究， 电子信箱：ne r@13 CI. ag&y 6 .OI u I

通过实验数据得出主轴转速、给量和跨度、进步长深度等对加工工件表面质量的影响；同时，过理通

论分析方法，同样得出切削用量中的主轴转速对加工质量的影响是不显著的，而跨度对加工质量的影响是显著的。在行切法中，轴转速和进给量一般主都有经验值供参考，别取主轴转速 n= 120分 0一

收稿日期：0r0 . 2a.91 7 0

9 0一

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