在同樣滿足零件加工品質(zhì)的前提下，數(shù)控機(jī)床提高加工效率關(guān)鍵在于如何使金屬切除率達(dá)到最大峰髓。本文主要討論了在鋁合金材料的加工中赴精，針對(duì)特定的數(shù)控機(jī)床、刀具和裝夾系統(tǒng)如何來(lái)確定金屬切除率最大的切削參數(shù)的問(wèn)題甥绿。

　　提高數(shù)控機(jī)床使用效率是目前大家普遍關(guān)心的問(wèn)題字币，具有關(guān)資料介紹，國(guó)外數(shù)控機(jī)床在兩班制工作下開(kāi)動(dòng)率達(dá)到60%～70%，國(guó)內(nèi)往往只能達(dá)到20%～30%纬朝。造成數(shù)控機(jī)床使用率低的原因歸納起來(lái)就是管理和技術(shù)兩方面的問(wèn)題收叶，刀具和切削參數(shù)選擇是數(shù)控加工的主要技術(shù)問(wèn)題之一。例如18000轉(zhuǎn)的機(jī)床共苛，用?10mm高速鋼刀具加工鋁合金判没，刀具允許的最高切削速度為300mm/min，機(jī)床轉(zhuǎn)速為8750r/min氢莫，而相同規(guī)格的合金刀钳生，刀具允許的最高切削速度可達(dá)600mm/min甚至更高，機(jī)床轉(zhuǎn)速可以達(dá)到17510r/min邦擎，顯而易見(jiàn)孕称，這種機(jī)床采用高速剛刀具是不合適的。如果機(jī)床設(shè)備僧逞、加工刀具和加工對(duì)象已經(jīng)明確后酝遇，研究如何正確選擇切削參數(shù)對(duì)提高加工效率、降低加工成本具有實(shí)際意義杏蟋。

　　什么是正確的切削參數(shù)驳芙，應(yīng)該是針對(duì)特定的機(jī)床、特定的刀具和刀夾震崎、特定的加工材料在滿足零件加工品質(zhì)的前提下掰闯，使材料的切除率達(dá)到最大的一組切削參數(shù)。這組參數(shù)如何確定汉锡，有人提出了通過(guò)計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)選擇最佳銑削參數(shù)的方法的钞，目前也已經(jīng)有文獻(xiàn)報(bào)道可以利用現(xiàn)代切削過(guò)程仿真和優(yōu)化技術(shù)，在少量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上借助合理的數(shù)學(xué)模型扰肌、工程分析和仿真等先進(jìn)手段抛寝，快速獲取理想的切削參數(shù)數(shù)據(jù)。而對(duì)我們來(lái)說(shuō)狡耻，刀具的種類是有限的墩剖，幾把常用的刀具基本上能完成90%的加工量，在這種情況下夷狰，通過(guò)切削試驗(yàn)方法來(lái)獲取這些刀具的正確切削參數(shù)是比較現(xiàn)實(shí)的手段岭皂。

　　試驗(yàn)?zāi)康暮头椒?/p>

　　1.試驗(yàn)?zāi)康?/p>

　　在特定機(jī)床、刀夾沼头、刀具和刀具長(zhǎng)度組合條件下爷绘，選定合適的每齒切削量和軸向切深，通過(guò)采用一系列不同切削速度及徑向切深进倍，觀察加工過(guò)程的情況土至，從聲音和加工表面的質(zhì)量來(lái)判斷，發(fā)生加工振顫的情況，從而找出相同的零件加工品質(zhì)下(平穩(wěn)的切削陶因，未發(fā)生振顫)协包，材料的切除率達(dá)到最大的銑削參數(shù)。

　　2.試驗(yàn)條件

　　數(shù)控機(jī)床：MIKRON UCP710五軸加工中心忠牛，主軸最大轉(zhuǎn)速18000r/min幔憋，功率15kW，最大進(jìn)給速度20m/min克鼠；

　　刀具：FETTE LW225硬質(zhì)合金立銑刀全乙，直徑?10mm，長(zhǎng)度66mm滚尼，2齒侄伟，30?螺旋角，刀具供應(yīng)商推薦的提供的極限參數(shù)：加工低硅含量鋁合金時(shí)鉴吕，最大切削速度Vc800mm/min撇委，最大進(jìn)給Fz為0.115mm/齒，最大軸向切深ap15mm纤耐，相應(yīng)徑向切深5mm姊呐，該刀具是我們最常用的刀具之一；

　　夾具：HSK刀柄助被，Φ42mm；

　　加工材料：LF5鋁合金切诀，該材料是我們最常用的加工材料揩环；

　　冷卻液：Blasocut2000乳化液

　　3.試驗(yàn)方法

　　準(zhǔn)備外形尺寸80mm×100mm×150mm的工件，把工件裝入虎鉗幅虑，長(zhǎng)80mm邊高出虎鉗40mm丰滑，刀具裝入HSK刀夾后，露出長(zhǎng)度35mm倒庵，在工件上加工成高8mm寬1mm的8級(jí)臺(tái)階褒墨。

　　確定試驗(yàn)的主軸轉(zhuǎn)速范圍：按照最大切削速度計(jì)算，刀具可以承受的最高轉(zhuǎn)速為25478r/min擎宝，根據(jù)機(jī)床的性能和平時(shí)的經(jīng)驗(yàn)郁妈，我們選擇主軸轉(zhuǎn)速在7000～14000r/min這個(gè)范圍進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)應(yīng)的切削速度為220～440mm/min绍申。

　　確定切削深度和每齒進(jìn)給量：在整個(gè)試驗(yàn)中噩咪，保持軸向切深和每齒切削量不變，我們選擇ap8mm和Fz0.1mm/齒极阅，此時(shí)徑向切深最大可為ae8mm胃碾。每齒進(jìn)給量不變，就意味著當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速改變時(shí)，刀具的進(jìn)給率將改變样京，這樣做主要考慮到兩個(gè)因素涯贝，一是每一個(gè)工步刀具可以具備相同的刀屑載荷，二是每齒進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度的影響最大品痕，每一個(gè)工步每齒進(jìn)給量保持不變后蔬旋，就具備了可比性。

　　編寫試驗(yàn)程序：在不同的高度上怠鲜，進(jìn)行一系列平行銑削工步哩疲。從一個(gè)工步到下一個(gè)工步提高主軸轉(zhuǎn)速，共分8個(gè)工步坦庸，以1000r/min的增量梨脖，從7000r/min到14000r/min。徑向切深從3mm增加到8mm湃杏，一個(gè)循環(huán)后每次增加1mm屎螟。

　　評(píng)估切削：傾聽(tīng)，然后觀察迄埃。從不同工步的聲音可以感覺(jué)出在哪里發(fā)生顫振疗韵。然后，在切削完成后侄非，檢查工件表面質(zhì)量蕉汪。工件要求搭靠山，銑完一臺(tái)階過(guò)后拿出工件觀察逞怨，確定加工表面是顯示平穩(wěn)切削者疤、輕微顫振還是嚴(yán)重顫振。記錄完后叠赦，把工件放回原來(lái)裝夾位置繼續(xù)下一次加工驹马。

　　試驗(yàn)結(jié)果和分析

　　試驗(yàn)結(jié)果，綠色表示平穩(wěn)切削除秀，黃色表示有輕微顫動(dòng)糯累，紅色表示有劇烈顫動(dòng)〔岵龋可以看到泳姐，當(dāng)徑向切深為3mm時(shí)，所有的工步顯示穩(wěn)定切削展松，當(dāng)徑向切深為4mm時(shí)厕斩，某些工步開(kāi)始出現(xiàn)輕微振顫，當(dāng)徑向切深增加到足夠高時(shí)脂圾，一些工步便出現(xiàn)嚴(yán)重振顫翠冻。

　　加工中出現(xiàn)這種現(xiàn)象是普遍存在的曙早，主要是因?yàn)槊總€(gè)主軸、刀夾和刀具系統(tǒng)都有幾組頻率纪闽，當(dāng)?shù)毒咔邢鞴ぜa(chǎn)生的撞擊震動(dòng)的頻率和這些系統(tǒng)固有頻率接近時(shí)邻冷，就會(huì)產(chǎn)生振顫現(xiàn)象，造成表面波紋委勤，影響表面粗糙度妆跌。振顫不是機(jī)床的缺陷，它是物理缺陷宴甩，是不可避免的证账。振顫會(huì)引起表面波紋是毫無(wú)疑問(wèn)的，因?yàn)檎麄€(gè)試驗(yàn)采用的每齒進(jìn)給量是一定的沾尔，如果不發(fā)生振顫除踱，所有工步的表面粗糙度應(yīng)該是基本一致的。這也是試驗(yàn)中為什么要保持每齒進(jìn)給量一定的主要原因吩抓。

　　從試驗(yàn)結(jié)果還可以看到涉茧，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速在14000r/min時(shí)，平穩(wěn)切削時(shí)的材料切除率是67200mm3/min疹娶，而當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速在11000r/min時(shí)伴栓，平穩(wěn)切削時(shí)的材料切除率是140800mm3/min，也就是說(shuō)雨饺，盡管好像采用了較高的主軸轉(zhuǎn)速钳垮，但是，此時(shí)的加工效率卻并不是最高沛膳，換而言之扔枫，這種切削參數(shù)組合并不是最佳的。試驗(yàn)中锹安，我們得到兩個(gè)平穩(wěn)切削主軸轉(zhuǎn)速7000r/min和11000r/min，它們的材料切除率分別為89600mm3/min和140800mm3/min倚舀，后者要更佳叹哭。機(jī)床、刀具将囱、刀夾組成的系統(tǒng)固有頻率恒欣，事先往往無(wú)從知曉，如果只根據(jù)刀具壽命參數(shù)和機(jī)床參數(shù)來(lái)選擇切削參數(shù)是得不到這樣的結(jié)果的挖榜。

　　本試驗(yàn)在一種機(jī)床髓界、刀柄、刀具挣傻、刀具長(zhǎng)度咪犹、工件材料爷瓜、每齒切削量和軸向進(jìn)給量的組合下，找到了平穩(wěn)切削的最佳轉(zhuǎn)速遭屑，它的轉(zhuǎn)速并沒(méi)有達(dá)到最高享偎。所以說(shuō)要想提高金屬切除率，一味地提高轉(zhuǎn)速是不現(xiàn)實(shí)的贴袖，只有找到一組比較合理的參數(shù)組合才是最實(shí)際的漏匹。需要注意的是，在上述組合中任何一項(xiàng)條件改變质窒，結(jié)果將改變硫朦，讀者可根據(jù)自己的實(shí)際情況，去尋找合理的切削參數(shù)(具有較高的金屬切除率條件下)背镇，這將對(duì)提高加工質(zhì)量咬展，縮短加工時(shí)間有著重大的意義。

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