組合框架數控加工工藝參數優化

王春風， 朱禮貴

（黑龍江東方學院機電工程學部，哈爾濱150086）

1 引 言

鑄鋁件由于具有密度小、比強度高、耐腐蝕等一系列優良特性，廣泛地應用于航空、航天、汽車、機械等各行業，特別是在汽車工業中。為進一步提高材料性能、最大限度發揮材料的潛能，人們不斷地對鑄造及相關加工工藝進行研究。

2 鑄鋁件數控加工工藝

本文以美國哈斯數控加工中心為基礎，應用UG 數控編程軟件，加工鑄鋁組合框架為例說明薄壁件的數控加工工藝。

2.1 刀具的選擇

由于組合框架結構的特殊性，加工組合框架各個大平面時選擇鑲片式面銑刀；加工深孔時，選擇內冷式深孔鉆；精加工時，根據工件尺寸選擇不同直徑整體式立銑刀。加工平面的面銑刀如圖1，整體式立銑刀如圖2 所示。

圖1 面銑刀

圖2 立銑刀

2.2 加工工藝

其中，組合框架前視圖平面加工工藝為：前視圖共需要加工三處，分別通過型腔銑和平面輪廓銑來完成，需要注意的是所用刀具補償要打開，以保證加工質量精度。組合框架前視圖的整體加工路徑如圖3 所示；組合框架仰視圖數控加工工藝為：仰視圖中需要加工的型腔輪廓深度大，加工時需要長刀具，加工時根據型腔圓弧的最大值選擇刀具直徑，切削模式選擇往復式切削，切削深度為零，進刀方式為斜線下刀，組合框架仰視圖整體加工工藝路徑如圖4 所示。組合框架右視圖數控加工工藝為：右視圖與之前視圖工藝不同是固定軸輪廓銑，主要設置固定軸輪廓銑驅動方法，本文選用區域銑削，刀具軌跡上選擇軌跡延伸。

圖3 組合框架前視圖加工路徑

圖4 組合框架仰視圖加工路徑

3 組合框架數控加工工藝參數分析

此正交試驗主要對組合框架右視圖數控加工工藝參數進行加工實驗，并分析數據，采用四因子四水平L16 正交試驗設計方案，主軸轉速A（r/min）：3000，3500，4000，5000；進給速度B（m/min）：0.3，0.4，0.5，0.6；進給量C（mm）：0.25，0.5，1.0，1.5；磨頭直徑D（mm）：50，32，20，16，給出組合框架正交試驗水平表如表1 所示。

表1 組合框架正交試驗水平表

按照L16 正交表對每組參數組合進行三次試驗，實驗數據處理結果如表2 所示。其中，S 為加工時間，min；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別為16個試驗結果對應各因素的各個水平 之 和，R 表 示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個數據的極差。

4 結 語

（1）從實驗結果極差R 值分析可知，磨頭直徑對組合框架加工時間的影響最大，其次是主軸轉速，再次是進給速度。影響最小的是進給量，即RD＞RA＞RB＞RC。從加工時間取最小的原則來看，從實驗結果中可知，采用第14組加工參數得到的加工時間最少，為8.249min，即主軸轉速5000r/min，進給速度0.4m/min，進給量1.00mm，磨頭直徑50mm。

（2）采用軟件編程可避免加工缺陷，節省人力，降低成本。同時，使用切削液對刀具與工件接觸部位進行噴射冷卻，不會產生有害熱量區域，保證了工件加工質量，提高了成品率。

表2 L16 正交試驗

［1］ 潘復生，等.鋁合金及其應用［M］.北京：化學工業出版社，2006.

［2］ 張玉峰，鄭繼康，白紅英.鑄鋁框架類零件的精密加工［J］.金屬加工，2011（2）：1-2.

［3］ 王希軍.碳化硼陶瓷加工工藝的研究［J］.工具技術，2007（9）：23-25.