组合框架数控加工工艺参数优化

2013-12-31王春风朱礼贵

机械工程师 2013年4期

关键词：立铣刀进给量型腔

王春风，朱礼贵

（黑龙江东方学院机电工程学部，哈尔滨150086）

1 引言

铸铝件由于具有密度小、比强度高、耐腐蚀等一系列优良特性，广泛地应用于航空、航天、汽车、机械等各行业，特别是在汽车工业中。为进一步提高材料性能、最大限度发挥材料的潜能，人们不断地对铸造及相关加工工艺进行研究。

2 铸铝件数控加工工艺

本文以美国哈斯数控加工中心为基础，应用UG 数控编程软件，加工铸铝组合框架为例说明薄壁件的数控加工工艺。

2.1 刀具的选择

由于组合框架结构的特殊性，加工组合框架各个大平面时选择镶片式面铣刀；加工深孔时，选择内冷式深孔钻；精加工时，根据工件尺寸选择不同直径整体式立铣刀。加工平面的面铣刀如图1，整体式立铣刀如图2 所示。

图1 面铣刀

图2 立铣刀

2.2 加工工艺

其中，组合框架前视图平面加工工艺为：前视图共需要加工三处，分别通过型腔铣和平面轮廓铣来完成，需要注意的是所用刀具补偿要打开，以保证加工质量精度。组合框架前视图的整体加工路径如图3 所示；组合框架仰视图数控加工工艺为：仰视图中需要加工的型腔轮廓深度大，加工时需要长刀具，加工时根据型腔圆弧的最大值选择刀具直径，切削模式选择往复式切削，切削深度为零，进刀方式为斜线下刀，组合框架仰视图整体加工工艺路径如图4 所示。组合框架右视图数控加工工艺为：右视图与之前视图工艺不同是固定轴轮廓铣，主要设置固定轴轮廓铣驱动方法，本文选用区域铣削，刀具轨迹上选择轨迹延伸。

图3 组合框架前视图加工路径

图4 组合框架仰视图加工路径

3 组合框架数控加工工艺参数分析

此正交试验主要对组合框架右视图数控加工工艺参数进行加工实验，并分析数据，采用四因子四水平L16 正交试验设计方案，主轴转速A（r/min）：3000，3500，4000，5000；进给速度B（m/min）：0.3，0.4，0.5，0.6；进给量C（mm）：0.25，0.5，1.0，1.5；磨头直径D（mm）：50，32，20，16，给出组合框架正交试验水平表如表1 所示。

表1 组合框架正交试验水平表

按照L16 正交表对每组参数组合进行三次试验，实验数据处理结果如表2 所示。其中，S 为加工时间，min；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为16个试验结果对应各因素的各个水平之和，R 表示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个数据的极差。

4 结语

（1）从实验结果极差R 值分析可知，磨头直径对组合框架加工时间的影响最大，其次是主轴转速，再次是进给速度。影响最小的是进给量，即RD＞RA＞RB＞RC。从加工时间取最小的原则来看，从实验结果中可知，采用第14组加工参数得到的加工时间最少，为8.249min，即主轴转速5000r/min，进给速度0.4m/min，进给量1.00mm，磨头直径50mm。

（2）采用软件编程可避免加工缺陷，节省人力，降低成本。同时，使用切削液对刀具与工件接触部位进行喷射冷却，不会产生有害热量区域，保证了工件加工质量，提高了成品率。