恒定金属切除率下的模具钢高速切削参数实验优选.doc

1、1恒定金属切除率下的模具钢高速切削参数实验优选摘要： 针对仅考虑表面质量，而忽略加工效率的模具钢高速切削的正交实验，文章提出了一种恒定金属切除率实验方法，在考虑切削参数发生交互作用的情况下，对切削参数与工件表面粗糙度之间的关系进行研究。研究结果表明：径向切削深度越小、切削速度越高的切削参数组合可以获得较高的加工表面质量，且当轴向切削深度 ap=0.15mm 时，所获得的表面粗糙度最小。实验结果有助于生产企业对切削参数的优选，并提高生产效率。 Abstract： Aiming at mold steel high speed cutting orthogonal experiment， only

2、 considering the surface quality and ignoring the machining efficiency， a constant metal removal rate experimental method is proposed. Under the cutting parameters interaction， the relationship between surface roughness of workpiece and cutting parameters is researched. The results show that higher

3、cutting velocity and smaller radial cutting depth can obtain higher surface quality， meanwhile， when the axial cutting depth ap=0.15mm， the value of surface roughness is minimum， which is helpful for enterprises to optimize the cutting parameters， thus improving production efficiency. 2关键词： 高速加工；表面粗

4、糙度；恒定金属切除率；交互作用 Key words： high speed cutting；surface roughness；constant metal removal rate；interaction 中图分类号：TG506 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）35-0074-02 0 引言 随着高品质生活的到来，人们对产品多样化的需求越来越多。为了满足人们日益增长的产品需求，迫使模具制造业需具有高效高质量的加工水平。因此，作为模具制造业中最为重要的一项先进制造技术高速加工技术应运而生1-2。在实际产品的制造过程中，采用高速加工技术，可获得较高的表面质量与加工效率，能

5、有效降低模具制造企业的生产成本3-5。 在企业生产过程中，选择合理的切削参数是控制生产质量和生产成本最有效、最直接的方法6，因此对切削参数进行优化组合，将是产品高速加工的关键技术之一。本文在考虑切削参数交互作用的情况下，设定恒定的金属切除率，对高速加工中工件表面粗糙度与切削参数的关系进行了研究，为模具制造业表面加工质量的提高提供了参考。 1 实验条件 实验采用德玛吉 DMU60 五轴高速数控加工中心，该设备主轴转速为24000r/min，主轴功率为 15kW，X，Y，Z 轴的最大行程分别为730mm，560mm 和 560mm。刀具选用 2 刃整体硬质合金涂层铣刀，安装在加工中心的 HSK A

6、40 高速切削刀柄上，刀具悬伸量为 37mm，刀具轴线与3被加工面呈 45夹角，采用直线顺铣方式进行切削。本文选择 1.2085 葛利兹模具钢作为被加工对象，且实验前对工件进行粗加工，以消除表面缺陷对实验结果的影响。 本文参照文献7的实验方法，以表面粗糙度为优化目标，在考虑切削参数交互作用的情况下，通过恒定金属切除率实验对切削参数进行优选。 2 实验结果与分析 切削实验所获得的工件表面采用 SURFTEST SV-3100W4 型表面粗糙度仪进行测量，粗糙度取样方向垂直于刀具进给方向，直线取样长度为4.8mm，每组实验测量工件表面的 3 个点，计算后取其算术平均值。 参照文献7和文献8的结果，

7、本文选取Vc=250m/min，fz=0.10mm/tooth，ae=0.10mm，ap=0.15mm 作为一组基准参数，计算后得到金属切除率 Q=0.03975mm3/min。通过任意两个切削参数的组合，并根据基准参数的金属切除率，本文设计了恒定金属切除率实验参数表，通过实验获得的表面粗糙度测量结果如表 1 所示。 测量结果显示，工件表面粗糙度在 0.383m0.921m 之间变化。可以看出，即使金属切除率保持不变，切削参数经过不同的组合，仍对工件表面粗糙度产生较大的影响。 由图 1 所示，轴向切削深度 ap 在与 Vc、fz、ae 的交互组合中，当ap=0.15mm 时，可获得最小的表面粗

8、糙度，偏大或偏小的 ap 值都会使表面粗糙度呈增大的趋势；切削速度 Vc 在与 ae、fz 的交互组合中， Vc 与表面粗糙度呈反比例；每齿进给量 fz 在与 ae 的交互组合中，相对较大4的 fz 与较小的 ae 配合所获得的表面粗糙度仍较小。 在考虑切削参数交互作用的情况下，进行模具钢恒定金属切除率的切削实验，通过实验结果分析可知：切削参数最优组合为Vc=300m/min，fz=0.125mm/tooth，ae=0.08mm，ap=0.15mm，此时可获得最小表面粗糙度。经过计算可得其金属切除率 Q=0.04777mm3/min，可见加工效率有了明显提高。 根据分析可知，在恒定金属切除率下

9、的模具钢切削加工实验中，径向切削深度越小、切削速度越高的切削参数组合可以获得较高的加工表面质量，且当轴向切削深度 ap=0.15mm 时，所获得的表面粗糙度最小。 3 结论 本文在考虑切削参数交互作用的情况下，对工件进行恒定金属切除率的切削加工实验，通过对实验结果分析得到：切削参数最优组合为Vc=300m/min，fz=0.125mm/tooth， ae=0.08mm，ap=0.15mm，此时可获得最小表面粗糙度。对比与正交实验的结果，金属切除率提高了一倍多，此研究结果为现代模具制造企业对切削参数的选取提供了参考。 参考文献： 1林云峰.高速加工技术对我国制造业的影响J.装备制造技术，2007

10、，9：98-99. 2熊建武，周进，陈湘舜，等.模具高速铣削加工的技术特点及应用J.科学技术与工程，2007，1（7）：112-115. 3李丙才，张宏良.高速加工技术及其应用进展J.新技术新工艺，2015，1：16-18. 54赵新.硬度对塑料模具钢抛光性能的影响J.模具工业， 2007，33（11）：65-67. 5杜迎宇.高速加工技术在磨具制造中的应用探究J.科技风，2014，19：77-78. 6SCHULZ H，ABELE E. 高速加工理论与应用M.北京：科学出版社，2010. 7杜海清.PET 吹塑模型腔件高速精加工表面粗糙度实验研究J.工程塑料应用，2013，41（4）：55-57. 8滕朝晖.1.2085 葛利兹模具钢高速铣削参数的正交实验优选J.轻工机械，2015，33（3）：30-32.