數控銑削加工試驗研究

摘 要：本文介紹了數控銑削加工機理、銑削加工參數與加工性能及加工效率的關系、數控銑削加工參數優化的試驗條件及要求，提出了本次試驗設計方案及方法，科學有效地解決了數控銑削加工的試驗研究，為后續研究加工參數優化選取打好了基礎。

關鍵詞：加工參數；正交試驗；試驗因素水平

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.162

1 引言

研究切削加工機理及大量切削加工試驗可知切削速度v對表面粗糙度af影響較大。在低速或高速切削加工時，一般不會出現積屑瘤，在v=20～50m/min加工塑性材料時，易出現積屑瘤，同時切屑分離時的擠壓變形與撕裂作用使得表面粗糙度af惡化。所以v越高，切削加工過程中切屑與加工表面的塑性變形越小，表面粗糙度值越小。試驗表明，產生積屑瘤的臨界速度是隨刀具狀況、切削液、加工材料等改變而改變。

加工參數中進給速度Vf 對加工效率有重要影響。一般Vf越高，去除同一材料所需時間越短。試驗表明其他加工條件一定情況下，進給速度Vf與加工時間t為反比。

分析可知，提高主軸轉速和進給速度，既可降低表面粗糙度值，又可減少加工時間。還能影響切削熱產生、刀具磨損、破損及耐用度等。所以了解主軸轉速與進給速度變化規律有利于分析切削加工過程并完成切削加工參數合理優化選取。

2 試驗條件

針對目前數控加工參數合理優化選取的特點與研究現狀，本文以DMC60H臥式銑削加工中心為試驗平臺，以鋁合金殼體類零件為試驗對象，以圓柱銑刀、T型刀、通用量具、JB-4C型表面粗糙度測量儀為試驗刀量具，以鋁合金殼體類零件加工中銑孔與銑槽為試驗內容，以提取數控加工銑削參數優化選取試驗數據為試驗目的。

3 試驗方案設計

本試驗采用正交試驗方法，以主軸轉速與進給速度作為試驗因素，根據零件結構、使用刀具及各因素關注度的不同劃分因素水平并設計正交表，可分成三個階段來完成。

3.1 試驗設計原則

試驗設計原則包含零件結構、刀具類型與關注度。按零件結構不同將試驗劃分為銑槽加工與銑孔加工；刀具類型原則是以刀具不同及加工孔徑不同為原則劃分工步；關注度原則是以加工時間（因本試驗主要以提高加工效率為目的）為依據將加工工步劃分為高、中、低關注度。

根據加工技術要求及試驗需要，本文對刀具、切寬、切深等參數做了修整。銑孔加工基本數據如表1所示。

3.2 正交試驗設計實施

第一階段試驗是在現有加工條件下，確定主軸轉速與進給速度極限范圍，試驗水平數一律為3，主軸轉速與進給速度為試驗因素，查正交試驗表可得最為接近。

第二階段試驗目的是提取出試驗數據用于數控加工銑削參數合理優化選取。參考第一階段試驗的極限主軸轉速與極限進給速度按等分原理劃分試驗因素水平等級，其中對關注度高、極限主軸轉速與進給速度間距大的工步取較高的試驗水平數，對關注度中、低的工步取較低的試驗水平數。工步23屬高關注度工步，故正交試驗因素水平數取5，主軸轉速與進給速度為試驗因數。查表可得為最接近的正交試驗設計表。

第三階段試驗是以前一階段試驗數據為基礎，分析研究加工要求，以基本尺寸、表面粗糙度為試驗擴展因素設計第三階段試驗。基本尺寸試驗因素水平數以3或5為主，表面粗糙度因素水平設置為1.6、3.2、6.3。在前兩階段試驗中已出現的基本尺寸將不再最后階段重復安排試驗。

4 小結

本文介紹了數控銑削加工機理、銑削加工參數與加工性能及加工效率的關系、數控銑削加工參數優化的試驗條件及要求，提出了本次試驗設計方案及試驗設計方法，科學有效地解決了數控銑削加工的試驗研究，為后續加工參數優化選取研究打好了基礎。

參考文獻：

[1]張臣，周來水余，湛悅，安魯陵，周儒榮.基于仿真數據的數控銑削加工多目標變參數優化[J].計算機輔助設計與圖形學學報， 2005，17（05）.

[2]唐克巖，陳遠新，王小莉.高速銑削7050-T7451鋁合金時影響銑削力的因素[J].機械工程師，2008（10）.

項目來源：陜西國防工業職業技術學院校內項目數控加工銑削參數管理和優化選取的研究（Gfy 16-16）

作者簡介：姚艷（1986-），碩士，講師，主要從事數控技術方面的教學與研究工作。