小直徑銑刀高速銑削淬硬鋼薄壁件加工特性研究.pdf

1、薄壁件在模具結構中大量存在,其加工工藝直接關系到整個模具的加工效率和質量。國內外學者主要研究了航空鋁合金大型薄壁件的加工,他們通過研究鋁合金薄壁件加工中由于薄壁的低剛度引起的變形,通過理論建模、試驗分析和軟件分析的方法,解決由于薄壁加工的復雜性所造成的加工質量惡化問題。然而,目前在模具加工中對淬硬鋼薄壁件研究還不夠深入,實際生產中加工參數以及加工策略也主要依據工人師傅現場經驗進行選擇,極大程度地影響了薄壁模具的加工效率和質量。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,不僅薄壁件的變形會影響薄壁的加工質量,同時小直徑銑刀也會產生回彈振動,兩者的耦合作用更加劇了對淬硬鋼薄壁件加工質量的影響。本文通過對小直徑銑刀銑削淬硬鋼懸臂薄壁件時的銑削力、振動、粗糙度等進行分析,研究加工淬硬鋼薄壁時的動態(tài)加工特性以及表面加工質量。主要研究內容如下:
　　 (1)采用單因素法研究不同的銑削參數對薄壁件的銑削力、振動和粗糙度的

3、影響,并通過對徑向銑削力信號進行FFT轉換研究刀具銑削頻率與工件的加工振動以及工件粗糙度的關系。通過對徑向切削力Fx進行FFT變換可以看出,切削過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)通過四因素四水平正交試驗法,研究各銑削參數對徑向力的影響程度,同時根據實驗結果建立了薄壁件高速銑削淬硬鋼時的徑向銑削力回歸經驗模型,并對其進行顯著性檢驗。
　　 (3)根據實驗結果,采用田口法與主成分

4、分析法相結合,將切削力、振動以及粗糙度三個目標化作一個綜合目標進行優(yōu)化,優(yōu)化結果比較全面的反映了切削參數對切削過程的綜合影響。
　　 (4)考慮零件加工表面粗糙度的同時,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)化目標進行銑削參數優(yōu)化。
　　 (5)對比以上兩種優(yōu)化結果,獲得的優(yōu)化參數相似,說明優(yōu)化結論是可靠的。
　　 (6)采用有限元分析軟件ANSYS對薄壁件進行模態(tài)分析,獲得了不同厚度薄