整體銑制葉輪切削參數優化方法研究

富巖巖 張艷梅

摘 要： 對于整體銑制葉輪加工，提供了一種有效的切削參數優化方法，利用VERICUT仿真軟件，制作了仿真用機床模型，通過模擬切削軌跡計算的切削量與實際切削參數的經驗值進行比較，計算分析后在代碼上修改相應的切削進給速度，從而使得程序運行更加平穩，提高了刀具使用壽命與加工效率。

關鍵詞： 進給速度;Vericut;仿真;加工效率

中圖分類號： TB????? 文獻標識碼： A????? doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.12.092

0 前言

保證銑削加工過程中切削余量的均勻具有非常重要的意義。在已完成的閉式葉輪加工過程中，發現切削余量不均勻對刀具壽命的影響非常大。在余量較大的地方降低進給速度，在空切的時候提高進給速度，這樣不僅能減少對刀具沖擊，增加刀具使用時間，還能縮短空行程時間，提高加工效率。

傳統進給速度的改變是在機床上通過倍率開關調整進給速度，然后手工修改，但由于受到客觀條件的限制，所修改的并非為最優結果。隨著計算機輔助技術的不斷發展，通過仿真軟件進行模擬，對進給速度進行自動優化。從而實現提高刀具壽命，提高加工效率的目的。本文以銑削過程中的進給速度為優化變量，建立切削余量相對均勻的優化模型。

1 優化模型的建立

1.1 優化變量

當工件、刀具、機床參數都確定后，影響生產效率的主要因素為主軸速度、進給速度、切削寬度和切削深度。對于已經編制完成的機床加工代碼，刀具軌跡已經確定，部分切削數據（如切削深度、切削寬度、主軸轉速和進給速度等切削數據）也就確定。在修改數控加工程序時為了不引起刀具軌跡的變化，以及避免刀具與工件、夾具發生干涉、碰撞的情況，本文著重對切削速度進行優化完成切削余量均勻的優化目標。

1.2 優化目標與方法

本文通過在VERCICUT軟件上進行仿真，模擬生產過程切削模型，根據當前所使用的刀具及每步走刀軌跡，計算每步程序的切削量，再與切削參數經驗值（這些參數保存在刀具庫的優化記錄中）進行比較，計算分析，發現余量大，就降低速度，余量小，就提高速度，進而修改程序，插入新的進給速度。只是根據切削量，優化數控程序的進給速度，并不改變程序的軌跡，加工形狀沒有發生任何改變。從而達到優化目的：第一，避免切削余量大，損壞刀具和損傷機床;第二，保證零件質量;第三，提高加工效率。

本文所研究的切削參數優化方法是在給定的機床數控加工代碼的前提下，對切削進給速度進行優化，使得切削余量均勻，最后得到優化后的數控加工代碼。

2 優化過程及實現

閉式葉輪加工是采用“鉆—粗銑—半精銑—精銑”的工藝方法，鉆孔后，流道內各處余量是不均勻的，在粗加工時就必須采用不同的進給速度，加工后如圖1所示。

為了實現自動優化，利用VERCICUT仿真軟件，并根據具體的情況進行如下操作：

（1）根據PAMA機床結構形式，制作了仿真用機床模型。

（2）對宏程序進行修改，實現了對IJK形式G代碼的支持。

（3）根據實際加工情況，對優化參數進行調整。通過在H1279、H1241等產品葉輪上試用，優化后的程序取得了較明顯的效果。實際加工與仿真對比如圖2所示。

3 結論

整體銑制加工技術實現了葉輪加工工藝跨越性的飛躍。本文針對整體銑制數控程序進行更加深入的分析和優化，使程序的運行更加平穩，有效降低了加工過程中因切削量大對刀具的沖擊，減少了刀具損壞，提高刀具使用壽命，對于部分程序還能提高加工效率。雖然經過多個葉輪的檢驗，但是目前優化庫尚不全，對于部分葉輪材料的優化參數還沒有實踐驗證過，還需不斷地積累經驗，使閉式葉輪銑制程序的優化更加完善。

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