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      基于切削力的不銹鋼切削參數(shù)優(yōu)化研究

      2018-07-05 03:51:00趙金宇
      信息記錄材料 2018年8期
      關(guān)鍵詞:分力進(jìn)給量切削力

      樊 剛,趙金宇

      (沈陽優(yōu)尼斯智能裝備有限公司 遼寧 沈陽 110142)

      1 引言

      不銹鋼具有優(yōu)異的強(qiáng)度、韌性及耐腐蝕性能廣泛應(yīng)用于航空航天、3C消費(fèi)電子、石油化工、冶金和食品等行業(yè)。

      本文試圖通過切削試驗(yàn)分析主軸轉(zhuǎn)速S、進(jìn)給量F、切削深度Dp、切削寬度De[1]等主要因素對(duì)不銹鋼切削力的影響規(guī)律,從而探尋和優(yōu)化切削參數(shù)[2]。

      2 試驗(yàn)方法

      本試驗(yàn)所用材料為日標(biāo)SUS316不銹其機(jī)械性能及化學(xué)成分請(qǐng)見表1與表2。本實(shí)驗(yàn)所使用機(jī)床為沈陽優(yōu)尼斯智能裝備有限公司生產(chǎn)的2017款i5M1.4型立式加工中心,刀具采用山特維克鎢金立銑刀規(guī)格為φ6×50,采用瑞士Kistler測力儀。具體實(shí)驗(yàn)方法參見圖1。

      表1 SUS316不銹鋼機(jī)械性能

      表2 SUS316不銹鋼化學(xué)成分

      加工參數(shù)范圍設(shè)定,主軸轉(zhuǎn)速S=2000r/min~15000r/min、進(jìn)給量F=200mm/min~2000mm/min、切削深度Dp=0.03mm~0.3mm切削寬度De=1mm~6mm,將以上幾種參數(shù)做為本次實(shí)驗(yàn)的幾組測試因子。

      圖1 測試方法詳圖

      3 實(shí)驗(yàn)效果分析

      圖2為進(jìn)給不同時(shí)對(duì)機(jī)床三軸的切削力影響曲線,此時(shí)進(jìn)給量F為唯一變量,其它切削參數(shù)為定量明細(xì)如下;主軸轉(zhuǎn)速S=4000r/min、切深Dp=0.1mm、切寬De=5mm

      測試結(jié)果如下:

      圖2 進(jìn)給對(duì)切削力影響曲線

      由圖2曲線可知,在切削SUS316不銹鋼時(shí)其它切削參數(shù)為定量時(shí),進(jìn)給量越大切削力越大,其中Z軸切削力變化曲線斜率最大,X軸(進(jìn)給軸)反而變化量較小。究其原因是刀具在設(shè)計(jì)時(shí)考慮其本身在軸向剛度最高,故通過刀具螺旋角分力,將切削力主要分在Z軸,但過高的Z軸分力會(huì)損傷機(jī)床的主軸單元[3]。

      圖3為切深不同時(shí)對(duì)機(jī)床三軸的切削力影響曲線,此時(shí)切深Dp為唯一變量,其它切削參數(shù)為定量明細(xì)如下;主軸轉(zhuǎn)速S=4000r/min、進(jìn)給量F=800mm/min、切寬De=5mm測試結(jié)果如下:

      圖3 切深對(duì)切削力的影響曲線

      由圖3曲線可知,在切削SUS316不銹鋼時(shí)其它切削參數(shù)為定量時(shí),切深越大切削力越大,但Z軸切削分力在切深達(dá)到一定值時(shí)曲線趨勢平緩且有下降趨勢,X軸Y軸分力大于Z軸。

      圖4為切寬不同時(shí)對(duì)機(jī)床三軸的切削力影響曲線,此時(shí)切寬De為唯一變量,其它切削參數(shù)為定量明細(xì)如下;主軸轉(zhuǎn)速S=4000r/min、進(jìn)給量F=800mm/min、切深Dp=0.1mm測試結(jié)果如下:

      圖4 切寬對(duì)切削力影響曲線

      由圖4曲線可知,在切削SUS316不銹鋼時(shí)其它切削參數(shù)為定量時(shí),切寬越大切削力越大,當(dāng)切寬超過到3mm時(shí)切削力上升明顯。

      圖5為主軸轉(zhuǎn)速不同時(shí)對(duì)機(jī)床三軸的切削力影響曲線,此時(shí)主軸轉(zhuǎn)速S為唯一變量,其它切削參數(shù)為定量明細(xì)如下;切寬De=5mm、進(jìn)給量F=800mm/min、切深Dp=0.1mm測試結(jié)果如下:

      圖5 主軸轉(zhuǎn)速對(duì)切削力影響曲線

      由圖5曲線可知,在切削SUS316不銹鋼時(shí)其它切削參數(shù)為定量時(shí),主軸轉(zhuǎn)速越快切削力越小,主軸轉(zhuǎn)速在2000r/min~8000r/min時(shí)切削力隨主軸轉(zhuǎn)速升高下降趨勢明顯,而8000r/min后各軸切削力趨于平穩(wěn)。

      4 結(jié)語

      (1)切削SUS316不銹鋼時(shí),切深不宜超過刀具半徑的5%。(2)切削SUS316不銹鋼時(shí),切寬不宜超過刀具半徑。(3)切削SUS316不銹鋼時(shí),主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)高于8000r/min。(4)切削SUS316不銹鋼時(shí),進(jìn)給量越大切削力越大,故若想提高切削效率,調(diào)整其它切削參數(shù)同時(shí),應(yīng)保持一個(gè)較小的進(jìn)給量。

      [1]周澤華著.金屬切削理論[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992.

      [2]吳沁,張建臣.904L不銹鋼的高速銑削加工[J].現(xiàn)代制造工程,2009,(8):78-80.

      [3]張曙,等著.機(jī)床創(chuàng)新與設(shè)計(jì)。東南大學(xué)出版社,2014.9ISBN978-7-5641-5171-3.

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