PDF下载
航空铝材料数控铣削加工表面粗糙度的影响因素研究

贾贝贝1 武月园2

中航西安飞机工业集团股份有限公司,陕西西安,710089

摘要: 由于现代工程材料广泛使用,因此通常会对制造的铝合金的内腔轮廓侧表面进行铣削,以提高表面的粗糙度,因此应用加工中心精加工无疑是内腔轮廓侧表面开发的首选,但在降低加工成本方面,数控铣床通常用于精加工,本文分析了表面粗糙度的影响因素,并提出了表面粗糙度降低方法。
关键词: 数控铣床;精加工;表面粗糙度;切削用量
DOI:10.12721/ccn.2024.158416
基金资助:
文章地址:

作为一台低成本的数控铣机床,由于其可靠性高,操作简单,主轴及工作台的运动精度高,并且能够实现多种高精度切削,存在粗糙度要求高(小于0.8μm)的问题,分析如下:

一、数控铣削特点分析

1.差刚性。GSK990M主机是一台主体是摇臂万能铣通用机床,摇臂前端铣头安装可以垂直内回转,前后移动摇臂,因为它连接多个具有低刚度和主轴延伸套筒悬,导致振动,降低加工零件的表面质量。

2.选择切削用量限制。由于机床较差刚性,在加工过程中加工限制切削用量,因此加工参数不理想。

3.安装刀具的限制。机床提供弹簧夹头标准,安装直柄铣刀,选择弹簧夹头受到限制刀具的夹持,这对夹持稳定性在高转速运转时易受到影响的是弹簧夹头,因此,必须根据机床的特点和铝件侧边调整在数控铣削的特殊要求来调整刀具、机床、切削、加工参数、操作参数等。

二、降低表面粗糙度的措施

使用这些元素执行了以下步骤,并将该过程与测试进行了比较。

1.机床的刚性增强。以增加机床刚性,最小化主轴筒伸出长度,必要时移除工作档板并工作台升高,以避免过长的刀具,减少设计中弹簧夹头长度,提高弹簧夹头稳定性,以确保接触刀柄与弹簧夹头,并且在接触刚度夹紧足够状态下,增加铣刀直径(大于10mm)有助于降低系统的刚度,从而大大降低机床和切削的刚度,从而减少振纹。

2.加工余量合理调整。试验表明,在粗与精加工添加半精加工可以控制加工余量的范围(0.06至0.10mm),提高表面质量。

3.铣削方式确定适合的。由于在逆铣加工过程中切削厚度均匀变化,切削从加工表面切削到未加工表面,防止工作区域中的切削图案剧烈变化,而切削表面不分割到原始表面剥离时,切削热量相对剧烈变化地分布在加工位置上,比较结果表明,由于使用机床较差刚性和振动可以降低表面粗糙度,因此在制造过程中,顺铣法应与传统的切削理论有所不同,而逆铣法可以降低表面粗糙度,从而对这一现象的解释进行了研究。

4.合适的刀具选择并制作。(1)选择刀具,铝是典型的材料,建议使用前角和螺旋角来实现锋利的刀刃较大铣刀。表面强化效果明显,但这种刀具在市场上很难买到,需要特殊的设计和订做整,但即使是普通铣刀也需要用新刀使其锋利,一般认为是较差钢刀具红硬性,由于Ti和Al元素化学亲合性高,P类硬合金较高TiC含量。建议使用K系列硬质合金作为制造铝材料的工具。(2)以增加铣刀的z齿数,并选择具有大刀刃数(4以上)以降低表面粗糙度值,因为夹紧范围达到直径小于16mm,很难增加z齿数,因为刀具直径内腔的形状限制。(3)改制专用刀具,其中刀片理论上不与加工表面接触。实际上,在处理铣刀刀刃时会发生这种情况,因为它与主轴套筒的垂直度,截面或夹紧受力有关振纹产生。

5.根据切削参数的选择。切削过程中对表面粗糙度的切削参数的影响是不同的,并且这些因素之间存在关系。由于切割参数对粗糙度规律有复杂的影响,很难从定量分析中得出切割参数与切削表面粗糙度的关系,但大多数是垂直于z轴平面切削,内腔轮廓侧的切削尺寸参数较小,实验装置的使用条件与高速削理论所决定的条件大不相同。根据传统的切削理论,低粗糙度的最佳切削范围是高速、小进给量结合,由于机床的刚性,GSK990M数控机床的加工参数也不同于普通的加工中心和数控铣床,因此可以根据需要进行调整。(1)铣削速度可以有效地提高金属的去除率,减少裂纹扩展和扩展的塑性变形,从而降低粗糙度值,从而提高快速切削系统范围内的加工表面质量,提高加工速度有助于提高切削角度,减少切削变形,进行了加工对比实验:在加工速度为18.8m/min(600r/min转速)的情况下,我们完成了不同加工速度的侧面(0.08mm切削余量),当切削大于50m/min时,工作粗糙度将大大降低,铣刀转速将提高,因此铣刀转速足够高,理论上可达1600r/min,则铣刀频率和振动频率不同,切削系统的振动从而降低,因此,提高加工精度。(2)铝合金进给速度是走刀量每齿f与刀具磨损之间的一种趋势是呈驼峰线,切削速度可以提高,提高进给速度速度进行迅速移开热源,降低工件的热量,特别是在铝合金中,由于导热材料和热源的快速移开提高了加工精度,但由于加工速度和机械刚度的限制,进给速度不能提高得太快,否则振动,实验表明,在f>500 mm/min,表面粗糙度值会降低,但不利于产品生产率,进给速度范围250~400 mm/min。(3)分层铣削深度影响是较大是表面粗糙度,实验表明,当深度大于0.5mm时,表面粗糙度明显增加。

高速铣削技术是传统铣削技术的突破。切削工艺参数必须在高速铣削下进行检查,刀具的适用性和切削系统的适用性必须仔细检查,高速切削技术在传统切削方法的许多领域都具有出色的效率和精度。

参考文献:

[1]艾光国.高速切削加工技术[M].北京:国防工业出版社。2022.

[2]张锡.高速切削技术及应用[M].北京:机械工业出版社,2022.

[3]粱斌.超高速铣削的理论研究[J].机械工程学报。2022,37(3):109—112.

[4]王军兴.高速切削表面粗糙度理论研究综述[J].机械工程师,2022,(10):3—5.

[5]何虹民.铝合金高速切削表面粗糙度的实验研究[J].机械设计与制造,2022,(1):117—118.

[6]王军.球头铣刀精铣铝合金叶片的磨损试验研究[J].工具技术,2022,(12):80—82.

[7]杜梅振.XX一2不锈钢切削参数模糊正交优化[J].河北工程大学学报:自然科学版,2022,(2):65—68.

[8]李海.探讨高速切削表面粗糙度理论研究综述[J].机械工程师,2022,(10):3—5.