普通
銑床零件加工成本低廉,對(duì)單件、小批量零件加工速度較快的特點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外機(jī)械加工行業(yè)占有主導(dǎo)地位。但隨之科技的發(fā)展,數(shù)控銑床、加工中心的興起終結(jié)了普通銑床、車(chē)床對(duì)零件加工的壟斷。普通銑床只有不斷提高機(jī)械加工產(chǎn)品質(zhì)量,才能搶占市場(chǎng)地位,創(chuàng)造更大的產(chǎn)品價(jià)值。表面粗糙度是衡量零件表面質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo),是決定零件后期功用的標(biāo)尺,也是反映銑削加工性能的指標(biāo)。在普通
銑床零件加工中,影響表面粗糙度的因素有刀具方面、切削條件被加工材料、工藝系統(tǒng)的精度和剛度等。要想達(dá)到較高的表面粗糙度,需要綜合多方面因素進(jìn)行考慮。現(xiàn)重點(diǎn)研究切削條件下進(jìn)給速度v、主軸轉(zhuǎn)速n、切削深度ap對(duì)表面粗糙度的影響。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)方法
表面粗糙度主要是由于加工過(guò)程中刀具和零件表面之間的摩擦、切屑分離時(shí)的塑性變形,以及工藝系統(tǒng)中存在的高頻振動(dòng)等原因所形成的。根據(jù)表面粗糙度的產(chǎn)生原因和生產(chǎn)實(shí)際,銑削加工中影響表面粗糙度的可控制因素主要有進(jìn)給速度v、主軸轉(zhuǎn)速n 和切削深度ap。將這3個(gè)因素作為銑削試驗(yàn)的對(duì)象,采用正交試驗(yàn)法進(jìn)行試驗(yàn)與分析,并將試驗(yàn)件和表面粗糙度比較樣塊進(jìn)行對(duì)比, 得出表面粗糙度的參數(shù),作為試驗(yàn)結(jié)果。
各因素水平結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際選取, 主軸轉(zhuǎn)速300~900r /min,進(jìn)給速度30~150mm/min,切削深度0.5~2.5 mm。每個(gè)因素選取5個(gè)不同的因素水平,用L25(56)設(shè)計(jì)表頭,一共進(jìn)行25組試驗(yàn),詳見(jiàn)表1。
?。保?材料與設(shè)備
試件所用材料為45 號(hào)鋼。X6132 臥式萬(wàn)能臥式銑床:北京第一機(jī)床廠;Φ50硬質(zhì)合金
銑刀,鑲嵌刀片為3片,采用逆銑干銑法;GB6060,2-85,Ra0.1~6.3表面粗糙度比較樣塊:衡陽(yáng)量具刀具總廠;放大鏡。
2 結(jié)果與分析
根據(jù)試驗(yàn)安排,取樣長(zhǎng)度為30mm,最終得到25組表面粗糙度的試驗(yàn)結(jié)果,見(jiàn)表2。
在以上分析基礎(chǔ)上,采用極差分析法分析表2中的25個(gè)數(shù)據(jù),分別計(jì)算進(jìn)給速度v、主軸轉(zhuǎn)速n,切削深度ap對(duì)表面粗糙度的平均影響效果,結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 中k1,k2,k3,k4,k5分別代表3 個(gè)試驗(yàn)因素在1,2,3,4,5 水平下通過(guò)表面粗糙度比較樣塊對(duì)比出來(lái)的表面粗糙度的平均值;R 代表3 個(gè)因素在5 個(gè)水平下的最大方差,通過(guò)計(jì)算方差可以反映出3 個(gè)因素對(duì)表面粗糙度的影響效果。由表3可知:切削深度ap對(duì)表面粗糙度的影響效果最大, 其次是主軸轉(zhuǎn)速n,再次是進(jìn)給速度v。
根據(jù)表2 的數(shù)據(jù)繪制表面粗糙度分別在切削深度ap、主軸轉(zhuǎn)速n 和進(jìn)給速度v 作用下的影響曲線,如圖1、圖2、圖3所示。
由圖1 可以看出:隨著切削深度的增加,表面粗糙度值越來(lái)越大,近似成正比例增大。其原因是隨著切削深度的增加,刀所受的切削力增大,刀在加工表面產(chǎn)生的徑向跳動(dòng)也就越厲害,導(dǎo)致零件加工表面粗糙度值變大。由圖2 可以看出:隨著主軸轉(zhuǎn)速的增加,表面粗糙度值先減小后增大。在轉(zhuǎn)速300~750r/min 范圍內(nèi)表面粗糙度值減??;在轉(zhuǎn)速750~900r/min 范圍內(nèi)表面粗糙度值減大;在轉(zhuǎn)速為750r/min 時(shí),表面粗糙度值達(dá)到最小值,為4.9,此時(shí)主軸轉(zhuǎn)速在切削深度和進(jìn)給速度共同作用下表面質(zhì)量最好。其原因是隨著主軸轉(zhuǎn)速的增加,Φ50
硬質(zhì)合金銑刀屬于間歇性切削零件加工表面在同一時(shí)間刀片切削次數(shù)增加,使得零件加工表面粗糙度值變小。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定數(shù)值再增加時(shí), 刀片與加工表面摩擦加劇產(chǎn)生大量的切削熱,形成積削瘤,破壞了刀具表面質(zhì)量,從而使表面粗糙度值變大。
由圖3 可以看出:隨著進(jìn)給速度的增大,表面粗糙度值先減小后增大,減小幅度沒(méi)有主軸變化減小幅度那樣明顯。其原因是隨著進(jìn)給速度的增大,刀在加工表面產(chǎn)生的徑向跳動(dòng)較小, 所以表面粗糙度值減小。
3 結(jié)論
?。保?隨著切削深度的增加, 表面粗糙度值越來(lái)越大;隨著主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度的增加,表面粗糙度值先減小后變大,總體呈增大趨勢(shì)。
2) 通過(guò)分析方差可以反映出切削深度ap對(duì)表面粗糙度的影響效果最大,其次是主軸轉(zhuǎn)速n,再次是進(jìn)給速度v。
?。常?在主軸轉(zhuǎn)速n 為750r/min 、切削深度ap 為0.5mm、進(jìn)給速度v 為118mm/min 時(shí),普通銑床在實(shí)際加工中可以達(dá)到的表面粗糙度最小,為3.2。
?。矗?隨著主軸轉(zhuǎn)速的提高,表面粗糙度值先減小。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí),刀具磨損加劇影響表面加工質(zhì)量,從而使表面粗糙度值變大。
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