小直徑銑刀高速銑削淬硬鋼薄壁件加工特性研究.pdf

1、薄壁件在模具結(jié)構(gòu)中大量存在,其加工工藝直接關(guān)系到整個(gè)模具的加工效率和質(zhì)量。國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要研究了航空鋁合金大型薄壁件的加工,他們通過(guò)研究鋁合金薄壁件加工中由于薄壁的低剛度引起的變形,通過(guò)理論建模、試驗(yàn)分析和軟件分析的方法,解決由于薄壁加工的復(fù)雜性所造成的加工質(zhì)量惡化問(wèn)題。然而,目前在模具加工中對(duì)淬硬鋼薄壁件研究還不夠深入,實(shí)際生產(chǎn)中加工參數(shù)以及加工策略也主要依據(jù)工人師傅現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇,極大程度地影響了薄壁模具的加工效率和質(zhì)量。小直徑銑刀

2、是采用硬銑方式加工薄壁件淬硬模具必不可少的刀具之一,在采用小直徑銑刀加工淬硬鋼薄壁件時(shí),不僅薄壁件的變形會(huì)影響薄壁的加工質(zhì)量,同時(shí)小直徑銑刀也會(huì)產(chǎn)生回彈振動(dòng),兩者的耦合作用更加劇了對(duì)淬硬鋼薄壁件加工質(zhì)量的影響。本文通過(guò)對(duì)小直徑銑刀銑削淬硬鋼懸臂薄壁件時(shí)的銑削力、振動(dòng)、粗糙度等進(jìn)行分析,研究加工淬硬鋼薄壁時(shí)的動(dòng)態(tài)加工特性以及表面加工質(zhì)量。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)采用單因素法研究不同的銑削參數(shù)對(duì)薄壁件的銑削力、振動(dòng)和粗糙度的

3、影響,并通過(guò)對(duì)徑向銑削力信號(hào)進(jìn)行FFT轉(zhuǎn)換研究刀具銑削頻率與工件的加工振動(dòng)以及工件粗糙度的關(guān)系。通過(guò)對(duì)徑向切削力Fx進(jìn)行FFT變換可以看出,切削過(guò)程除了受到切削基頻的影響,還主要受到刀具切削主頻以及倍頻的影響。
　　 (2)通過(guò)四因素四水平正交試驗(yàn)法,研究各銑削參數(shù)對(duì)徑向力的影響程度,同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立了薄壁件高速銑削淬硬鋼時(shí)的徑向銑削力回歸經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并對(duì)其進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。
　　 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,采用田口法與主成分

4、分析法相結(jié)合,將切削力、振動(dòng)以及粗糙度三個(gè)目標(biāo)化作一個(gè)綜合目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果比較全面的反映了切削參數(shù)對(duì)切削過(guò)程的綜合影響。
　　 (4)考慮零件加工表面粗糙度的同時(shí),兼顧金屬材料去除率,采用遺傳算法,以工件銑削量以及粗糙度為綜合優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行銑削參數(shù)優(yōu)化。
　　 (5)對(duì)比以上兩種優(yōu)化結(jié)果,獲得的優(yōu)化參數(shù)相似,說(shuō)明優(yōu)化結(jié)論是可靠的。
　　 (6)采用有限元分析軟件ANSYS對(duì)薄壁件進(jìn)行模態(tài)分析,獲得了不同厚度薄