在切削加工中,切削速度v晕拆、切削深度ap藐翎、進(jìn)給量f等切削參數(shù)的合理選擇對于保證加工質(zhì)量、降低加工成本实幕、提高生產(chǎn)效率具有重要意義吝镣。在機(jī)床、刀具昆庇、工件等工藝條件一定的情況下末贾,切削參數(shù)的選擇具有一定的靈活性和能動性,如切削參數(shù)選擇適當(dāng)整吆,則可最大限度地發(fā)揮生產(chǎn)潛力拱撵。數(shù)控機(jī)床、柔性制造系統(tǒng)绎揭、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展對切削參數(shù)選擇的科學(xué)性卑绢、合理性、準(zhǔn)確性提出了更高要求叉室。但目前不少工廠在切削加工中仍采用憑經(jīng)驗(yàn)選擇切削參數(shù)的粗放方式蛮嘹,不能適應(yīng)現(xiàn)代切削加工的要求。為此布撑,我們研制了一種可對常用金屬切削加工方法的切削參數(shù)進(jìn)行自動計(jì)算和選擇的智能切削參數(shù)選擇儀诲要。
切削參數(shù)選擇原理
常用的金屬切削加工方法主要包括車削、鉆削拄央、端面銑削铜殉、立式銑削等寡专。主要切削參數(shù)包括切削速度v存睬、轉(zhuǎn)速n、切削深度ap茧伍、進(jìn)給量f栽逸、切削功率Pm、加工工時(shí)等咽安。下面以車削加工為例伴网,介紹各切削參數(shù)的選擇原理蓬推。
1) 進(jìn)給量f
粗車進(jìn)給量的選擇主要受刀桿強(qiáng)度、機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度以及工藝系統(tǒng)(機(jī)床—刀具—工件)剛性的制約澡腾。智能切削參數(shù)選擇儀可根據(jù)刀桿尺寸沸伏、工件直徑和切削深度計(jì)算出用硬質(zhì)合金車刀粗車、半精車碳素鋼动分、合金鋼毅糟、不銹鋼時(shí)的合理進(jìn)給量。
精車進(jìn)給量的主要選擇依據(jù)是已加工表面粗糙度Ra值澜公。但是姆另,根據(jù)Ra值和刀尖圓弧半徑r計(jì)算得出的理論進(jìn)給量與實(shí)際加工差異較大,這是因?yàn)閷?shí)際決定精車加工表面粗糙度的工藝因素很多坟乾,目前很難對其進(jìn)行精確計(jì)算迹辐。設(shè)計(jì)切削參數(shù)選擇儀時(shí),精車進(jìn)給量的選擇方法是根據(jù)要求的表面粗糙度Ra值甚侣,對進(jìn)給量下限值乘以相應(yīng)的修正系數(shù)Ka袍城。
2) 切削速度v
選用硬質(zhì)合金車刀車削時(shí),計(jì)算切削速度v(m/min)的典型數(shù)學(xué)模型為
v = Cv/TmfbapcHBd
式中:T——刀具壽命妇保,刀具經(jīng)濟(jì)壽命取T=60min鱼谅,刀具最大生產(chǎn)率壽命取T = 30min
HB——工件材料的布氏硬度
該數(shù)學(xué)模型中的系數(shù)值Cv和指數(shù)值m,b悉歼,c益若,d可根據(jù)工藝系統(tǒng)切削試驗(yàn)并經(jīng)過生產(chǎn)驗(yàn)證獲得。
3) 切削力和切削功率
車削鋼件時(shí)洁操,計(jì)算主切削力Fz(N)的數(shù)學(xué)模型為
Fz=Cfapxfy(HB/200)0.35
車削鑄鐵件時(shí)打气,計(jì)算主切削力Fz(N)的數(shù)學(xué)模型為
Fz=Cfapxfy(HB/190)0.40
數(shù)學(xué)模型中的系數(shù)值Cf和指數(shù)值x,y 可通過工藝系統(tǒng)切削試驗(yàn)及生產(chǎn)驗(yàn)證獲得蛋揖。
車削工件時(shí)巡住,計(jì)算切削功率Pm(kW)的數(shù)學(xué)模型為
Pm=Fzv/60×103
軟、硬件設(shè)計(jì)與使用功能
智能切削參數(shù)選擇儀的軟件采用C語言編制溶孽,然后用C51語言固化到選擇儀上趴贝。硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用以8031芯片為核心的單片機(jī)系統(tǒng),具有使用簡單沽怪、編程方便的特點(diǎn)看锉。
智能切削參數(shù)選擇儀工作時(shí),接通電源后按清零鍵對屏幕清零塔鳍,然后按不同的鍵選擇車削伯铣、鉆削、面銑、立銑等不同加工方式腔寡,從而選擇不同的切削參數(shù)焚鲜。屏幕上共有8位“8”字顯示數(shù)碼管,計(jì)算結(jié)果可精確到小數(shù)點(diǎn)后3位放前。
選擇儀對不同的工件材料及刀具材料進(jìn)行了分類編號忿磅,使用時(shí)只需輸入相應(yīng)編號即可。
各類加工方式的輸入數(shù)據(jù)為(以車削為例):工件材料(wm)凭语,工件硬度(HB)贝乎,工件長度(len),工件直徑(diam)叽粹,表面粗糙度(Ra)览效,刀具材料(tm),刀具耐用度(T)盼饼,切削深度(ap)新砖,刀桿剛度(BH)。各類加工方式的輸出數(shù)據(jù)為:切削速度(v-m/s)豺啦,進(jìn)給量(f-mm/r)冒衍,轉(zhuǎn)速(r/min),切削功率(pm-w)肛劈,工時(shí)(time-hour)搭屿。
智能切削參數(shù)選擇儀的應(yīng)用可使確定切削參數(shù)時(shí)擺脫查閱手冊、經(jīng)驗(yàn)估計(jì)等傳統(tǒng)方式遗时,保證了切削參數(shù)選擇的科學(xué)性和合理性探龟,對于提高切削效率、保證切削質(zhì)量皆墅、降低切削成本具有實(shí)用價(jià)值否癣。
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