文档介绍：国家职业资格全国统一鉴定
(国家职业资格二级)
数控铣工技师
论文题目:数控加工中切削工艺参数的优化
编号:( )
数控加工中切削工艺参数的优化
摘要
数控加工切削参数是数控切削加工过程中的基本控制量。数控加工切削参数规优化是数控切削加工工艺过程优化的基础,它不仅决定着数控加工技术水平和效率,也决定着产品的制造质量和使用效果。以提高数控切削加工效率,降低加工成本,获得高质量的产品为目的,进行数控切削参数优化的研究,具有重要的现实意义和深远的历史意义。
关键词:数控加工,加工工艺,参数优化
前言
传统的CAD/CAM系统往往需要工艺编程人员手工选择切削速度、进给速度等加工切削参数,才能自动生成数控加工程序,加工程序的质量较大地依赖于工艺编程人员的技术水平和经验。同时随着市场竞争的口趋激烈,具有复杂曲面的产品越来越多,零件复杂度也不断的增加,例如复杂曲面在加工过程中工件的几何形状不断改变,仅凭人的经验和查阅资料很难合理给出进给速度,为安全起见,工艺人员往往根据最坏的切削条件选择切削参数,并在整个工序中基本维持不变,较大的冗余造成数控机床利用率不高,限制了机床效能的充分发挥。所以切削参数的合理选择与优化,直接关系到能否合理地使用***与机床,对提高生产率,提高加工精度及表面质量,降低生产成本都有重要作用,是实现整个切削过程优化的关键。
一、铣削加工切削参数
通常所说的铣削参数是指铣削运动参数,它主要包括:切削速度、进给量或进给速度、背吃刀量、切削宽度。
1铣削速度v
铣削速度指主运动速度,是***切削刃上的某一点相对于待加工表面在主运动方向上的线速度的瞬时速度。为方便对数控切削加工过程中机床主轴的控制和计算,数控加工通常以机床主轴转速n来描述***相对于工件的主运动。切削速度vc与主轴转速n有下列关系式:
由关系式可知,铣削切削速度与主轴转速成正比,因此在编制程序的过程中,根据实际加工设备条件,合理提高主轴转速,从而提高切削速度。
2进给量f和进给速度
进给量f是***在进一给运动方向上相对于工件的位移量。进给速度nf指***上的基准点沿着***轨迹相对于工件移动时的速度,即单位时间内工件或***沿进给方向移动的距离。进给速度nf与进给量f满足下列关系式:
数控铣削加工时与铣刀每齿进给量有下列关系式:
由关系式可知,进给量与进给速度成正比,因此在编制程序时,根据机床和***情况,尽量选择较大的进给量,减少走刀次数。
3背吃刀量
背吃刀量一般是指工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离。由于背吃刀量和进给量的增大,都会使切削力增大。当增大进给量时,切削力不正比例增大;当背吃刀量增大时,切削力会成比例增大,因此,从切削力和切削功率的角度出发,增大进给量比增大背吃刀量有利。
4铣削宽度
在复杂曲面的铣削加工中,切削宽度实际上就是指切削步距。所谓走刀行距是指两相邻的***轨迹或***接触点路径之间的距离,它的大小直接影响曲面加工精度和效率。但是我们在确定切削宽度时还要考虑***强度和耐用度。切削参数是调整机床运动的依据,它反映了***与工件相互作用的条件与相对关系,是影响工件生产率和加工质量的重要因素。
二、优化切削参数
准确地建立制约条件函数是一个复杂的问题,它涉及到对切削过程机理的认识程度以及实际加工条件的合理简化与表达。这方面的认识正在不断的深化过程中。例如对切屑的形成状态、振动的产生与抑制,与切削参数之间的函数关系的精确描述还没有完全建立。
,切削进给力不能超过机床进给机构许可的最大进给力,即
,材料切削所消耗的功率不能超过机床的最大输出功率:
,切削进给速度要满足机床进给速度的约束:
,切削主轴转速要满足机床主轴转速的约束:
,零件加工要达到其表面粗糙度的要求
优化目标的确定应该以本次加工获得最大经济效益为原则。生产实践中常用的切削优化过程优化目标函数有许多种,下面给出了许多不同的加工优化目标。
(单件平均最短生产时间)目标优化函数
单件平均生产时间t的计算
(单件最低平均加工成本)目标优化函数
三、数控优化实例加工
图1:正面实体图
图2:反面实体图
1工艺分析
零件结构由曲面、圆弧和孔等特征组成的三维零件(如图1、2),零件正反面都需要加工,尺寸为148x78mm,总高度为38mm,周边倒角为R13,正面有R380的凸台曲面以及台阶,反面有凹槽,凹槽腔内中心有扇形凸台,其余零件边界倒圆角过度,零件的曲面和斜面较多,复合数控加工的特点,而数控加工需要考虑加工成本和加工时间,因此需要合理