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铝合金铣削力和温度场的试验研究

精密制造与 自动化 2014年第4期 铝合金铣削力和温度场的试验研究术 仇 健 李健康 (1.沈阳机床 (集团)有限责任公司国家重点实验室 沈阳 l10142; 2.中捷机床有限公司 沈阳 110142) 摘 要 应用测力仪和红外热像仪对铝合金切削过程中的切削力和温度信号进行了测试,建立了硬质合金立铣刀 切削铝合金的铣削力经验模型,可以有效地指导生产,合理选择切削工艺参数。研究发现,铣削温度随切削参数 变化趋势与铣削力同步。切屑的长度、圆弧半径、厚度分别受切削深度、切削速度 以及每齿进给量影响而使切屑 呈现不同形态。立铣刀在切削铝合金时除切削作用外,还伴随较为严重的塑性变形。另外,分析了切削参数对表 面质量的影响。 关键词 立铣刀 切屑 切削热 铣削力 三维表面形貌 前言 合金,理想性能见表 1。 切削力和切削温度是金属切削过程中两个重要 试验采用 Kistler9265B 三向切削力测力仪; 过程量 ,对研究切削机理、评价机床和刀具的切 Kistler5070电荷放大器;DynoWare数据分析软件 。 削性能、计算能耗、优化切削参数、设计刀具结构 ThermoVisionA40M 红外热像仪,非制冷焦平面微 都有重要指导意义。另外,这两个参数还可以作为 热量探测器 灵敏度范围 7.5~13rnin,可探测到 监测切削异常、诊断机床故障的依据。 0.08℃的温度变化。切削力测试系统及各测试仪器 硬质合金因其硬度高、韧性好和 良好的高温硬 布置如 图 1所示 。 度等特性使之在金属加工中得到了广泛应用。这里 对硬质合金立铣刀切削铝合金时的铣削力和铣削温 表 1 7075铝合金的力学性能 度进行组合试验研究。关注切削用量对切削力、刀 具系统温度场分布 以及刀具切削性能的影响程度 , 并建立双齿硬质合金立铣刀切削 7075铝合金时的 切削力模型。 1 铣削力和铣削温度试验 试验在VMC0656mu五轴高速加工中心上进行, 该机床采用高速 电主轴,最高转速 2400rpm,工作 台采用双转台结构,台面直径 400nun,X、Y、Z 行程 600、560、450mn-i,X、Y、Z轴快移速度 40 m/min,定位精度x、Y、z轴0.008mlrl,重复定位 精度X、Y、Z轴 0.005rain。具有高速、高加速度、 高刚性、高精度等特点,可在单位时间内实现高速 切削,而且可获得高表面质量。 l0硬质合金立铣刀,刀具螺旋角35。,刀柄 长 60nllTI,切削刃长401Tin3。工件材料为 7075铝 国家科技重大专项项 目 编号:2010ZX04016—011 图1 试验装置布置图 15 精密制造与 自动化 2014年第4期 试验参数包括主轴转速n(r/min),切削深度 依照式 (1)方法对切削力的测量值计算得到切 (mm),每齿进给量厂(I/llTI),具体如表 2所示,其 削力指数形式经验公式阻: 中,第 1组实验为机床空转实验。 Fx=20.0702n 厂Z3.8601 刀具每转历时 t=60/n,单位 S。因此,各试验 F

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