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高速铣削淬硬钢切削加工特性实验报告 实验目的 高速切削淬硬钢，作为现代制造工业的先进加工技术，广泛应用在汽车模具等工业部门，淬硬钢材料火后硬度一般为HRC 58~65，针对此种硬度的切削加工，目前仍存在许多困难，为了保证淬硬钢工件的表面质量，国内外已经进行了一些研究，并取得了一些成果，但在淬硬钢工件的表面质量和切削加工效率的优化求解方面，目前还没有取得实质性的进展，为了获得在满足工件表面质量的前提下，提高加工效率的切削加工工艺参数，进行了高速切削加工的切削加工特性的实验研究。 根据现有研究成果，在高速切削加工中，影响工件表面质量的切削加工参数，主要是每齿进给量fz和行距ae，由于主轴转速n和刀具的加工倾角λ直接影响着刀具切削振动，引起刀具偏摆，进而影响着工件的表面质量，因此，它们也是影响工件表面质量的主要影响因素。根据企业的调研情况，在现场加工时，为了控制切削振动，保证工件的表面质量，往往是把主轴转速n和每齿进给量fz调低，这使得加工效率低下，影响了生产周期。因此，确定了以主轴转速n、加工倾角λ、每齿进给量fz和行距ae为影响参数，作为研究的主要切削加工工艺参数。 根据企业调研情况来看，影响工件表面质量和切削效率两个指标的切削加工性能主要是由于刀具切削振动所引起的，为了研究切削振动的影响，故引入切削力和切削温度作为切削加工特性的评价指标。 的相互影响关系如图1.1所示。 为此，本实验确立了以下研究目标： 通过高速切削加工的切削加工特性的实验研究，探讨切削加工参数对其切削加工特性的影响规律； 探讨刀具倾角对加工特性的影响规律； 分析切削加工特性交互作用对切削效率的影响； 实验条件 机床及刀具 机床为五轴联动镗铣加工中心，型号为UCP710。刀具为可转位球头铣刀，具体刀具材料型号及尺寸见表2.1所示。 表2.1 刀具材料型号及尺寸 刀具 材质 型号 齿数 直径(mm) 刀杆长度(mm) 刀杆 钢 BNMM-200075T-S20 2 20 141 刀片 JC8003 BNM-200 实验现场及切削刀具，如图2.1所示。 (b) 图2.1实验现场及切削刀具 图2.2 刀具几何参数 实验工件 实验工件为淬硬钢工件，材料为Cr12Mo V，材料硬度化学成分见表2.2。 表2.2 淬硬钢工件材料表 工件材料 Cr12MoV 化学成分 Si≤0.4% S≤0.03% Mn≤0.35% P≤0.03% 11.00~12.50%Cr 1.45~1.70%C 0.40~0.60%Mo 0.15~0.30%V 物理性能 硬度(HRC) 密度(kg/m3) 泊松比V 线膨胀系数 (1×10-6/C) 导热系数 (W/m k) 摩擦系数μ 58-65 7700 0.3 20-100℃为10.9； 20-400℃为11.4； 20-600℃为12.2 31.7 0.316 机械性能 屈服强度σs （Mpa） 弹性模量E（Gpa） 抗拉强度σb（Mpa） 伸長率δ（%） 断面收缩率ψ（%） 冲击功（J） 冲击韧性值（J/CM2） ≥225 220 ≥440 ≥22 ≥50 ≥78 ≥98 工件型面为平面（如图2.所示）。 图2. 实验工件结构 工件的尺寸如表2.3所示。 表2.3 工件尺寸 工件尺寸 长（mm） 宽（mm） 高（mm） 100 48 50 实验方案 本阶段实验分别进行了单因素实验和正交实验，其中因素实验为四水平单因素试验，正交实验选用4因素4水平的L16(45)正交实验设计表（略），选用切削速度范围均在188.4 - 376.8m/min，每齿进给量范围为0.15 - 0.4mm，行距范围为0.2 - 0.5mm，倾角范围为15 – 60这其中涵盖了工厂现场加工的现有切削加工参数 单因素实验方案 单因素实验考虑的是主轴转速对切削加工特性的影响，其它切削参数主要是根据企业现役的切削参数设定，加工倾角为30度，根据实际加工情况有利于抑制切削振动。 表2.4 单因素实验切削参数 实验号 转速n （r/min) 每齿进给量fz fz(mm/z) 行距ae (mm) 加工倾角 λ(度) 切深ap (mm) 悬伸量 (mm) 工效率 (mm3/min) 1-1 3000 0.3 0.3 30 0.2 92 1-2 4000 0.3 0.3 30 0.2 92 144 1-3 5000 0.3 0.3 30 0.2 92 180 1-4 6000 0.3 0.3 30 0.2 92 216 正交实验方案 正交实验的加工路径为单向行切，铣削方式为顺铣，切削参数规划如表2.5所示。 表2.5 正交实验切削参数 主