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文檔簡介
摘要:本文介紹的精確控制復(fù)合斜面表面粗糙度的銑加工方法,能夠在嚴(yán)格滿足技術(shù)加工要求的情況下,實現(xiàn)對復(fù)合斜面工件表面粗糙度的高精度控制,同時提高了加工效率,降低了加工成本,便于操控。機(jī)械加工過程中往往會遇上具有多角度、多曲面的復(fù)雜零件及組合件,如復(fù)合斜面工件、特型刀具等各類難加工工件。其中,如果工件的基準(zhǔn)面是一個矩形面,它的斜面同時向基準(zhǔn)面兩個坐標(biāo)方向發(fā)生傾斜,則此斜面稱之為復(fù)合斜面,典型的復(fù)合斜面工件如星形件等。1.問題闡述現(xiàn)有技術(shù)中,對復(fù)合斜面的加工方式通常是利用兩坐標(biāo)軸聯(lián)動的三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床執(zhí)行“兩軸半”聯(lián)動加工,并采用任意兩軸聯(lián)動插補(bǔ),第三軸作單獨(dú)的周期性進(jìn)刀。然而,上述技術(shù)難于實現(xiàn)對復(fù)合斜面的表面粗糙度的一次加工到位,而且其精度受到較大的影響。其原因是:①考慮到復(fù)合斜面在空間的幾何角度影響,復(fù)合斜面與水平面所形成的二面角不同,這樣在切削步距保持不變的情況下,加工得到的表面粗糙度也會發(fā)生改變。②排除刀具磨損及走刀速度等因素,影響加工面表面粗糙度的關(guān)鍵為第三軸的單獨(dú)周期性進(jìn)刀,即切削步距的大小。當(dāng)步距偏大時,加工面的表面粗糙度值會偏大,偏離技術(shù)要求,而通過減小步距再次試切則會導(dǎo)致加工總時間會明顯變長;當(dāng)步距偏小時,加工面表面粗糙度值也會偏小,雖然高于技術(shù)要求,但加工效率就會變低。如何高效、經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)對復(fù)合斜面的切削對現(xiàn)在機(jī)械加工行業(yè)有著重要意義。2.設(shè)計思路針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求,本文提供了一種高精度控制表面粗糙度的復(fù)合斜面銑削加工方法,其中通過結(jié)合復(fù)雜斜面自身的結(jié)構(gòu)及其銑削加工特點,從多個加工參數(shù)中重點選擇切削步距進(jìn)行研究,并構(gòu)建特定算法來準(zhǔn)確確定其與表面粗糙度之間的互相影響,相應(yīng)能夠在嚴(yán)格滿足技術(shù)加工要求的情況下,實現(xiàn)對復(fù)合斜面工件表面粗糙度的高精度控制。精確控制復(fù)合斜面表面粗糙度的銑加工方法包括:(1)為具備復(fù)合斜面的工件選擇裝有立銑刀的三軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床作為加工設(shè)備,采用直線切削方式執(zhí)行加工,并將切削方向設(shè)定如下(見圖1):設(shè)被加工復(fù)合斜面與水平面形成有平面角為θ的二面角,該平面角θ由處于復(fù)合斜面上的射線OA與處于水平面上的射線OB共同組成,則該切削方向保持與所述射線OA相重合或平行。換而言之,即切削方向為所加工復(fù)合斜面與水平面組成的二面角的平面角的一邊,并且此邊處于復(fù)合斜面內(nèi)。(2)在整個銑削加工過程中,將切削步距與復(fù)合斜面的表面粗糙度之間始終按照以下公式執(zhí)行控制:式中,L表示切削步距(mm);Ra表示復(fù)合斜面所要求達(dá)到的表面粗糙度值(μm);θ表示復(fù)合斜面與水平面所形成的二面角的平面角,且0<θ<π/2;D表示所述立銑刀的直徑(mm);r表示所述立銑刀的刀尖圓角(見圖2)。所述立銑刀刀尖圓角r與所述立銑刀直徑D之間的關(guān)系優(yōu)選設(shè)定為0<θ<π/2??傮w而言,通過本文所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比,通過對其工藝加工條件進(jìn)行專門設(shè)計,尤其是從多個加工參數(shù)中選擇切削步距并對其與表面粗糙度之間的相互影響關(guān)系進(jìn)行研究,測試表面能夠在實際銑削過程中在加工質(zhì)量和加工效率獲得較好的平衡,同時顯著改善現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)合斜面表面粗糙度難于一次性加工到位和精度偏低的問題,因而尤其適用于各類具備復(fù)合斜面的難加工工件的銑削加工場合。3.具體實施方式圖3所示是按照本文所構(gòu)建的復(fù)合斜面銑削加工方法的工藝流程圖。如問題闡述部分所解釋的,本工藝方法正是對于復(fù)合斜面之類的難加工工件銑削而言,影響其加工表面粗糙度的關(guān)鍵因素在于第三軸的單獨(dú)周期性進(jìn)刀,即切削步距的大小。相應(yīng)地,專門對此進(jìn)行了研究并相應(yīng)構(gòu)建算法,來準(zhǔn)確確定其與表面粗糙度之間的相互影響關(guān)系。下面將進(jìn)一步解釋上述算法公式的推導(dǎo)過程。根據(jù)圖2可得R=[D-2r(1-sinθ)]/2(1)式中,
D
表示立銑刀的直徑(mm);r表示立銑刀的刀尖圓角;θ表示復(fù)合斜面與水平面所形成的二面角的平面角,且0<θ<π/2;R表示有效切削刀具半徑(mm)。根據(jù)多次的對比測試和實際加工結(jié)果,可形成圖4所示的三角形CDE,并表示為式中,Ra'表示每切削步距在水平方向殘留高度(mm);L表示切削步距(mm)。因Ra'與Ra、θ存在如下關(guān)系Ra'=Ra/sinθ
(3)將式(1)、式(3)代入式(2),整理后可得4.結(jié)語通過本工藝方法,將直徑為D,刀尖圓角為r的立銑刀裝入三軸聯(lián)動的數(shù)控銑床,運(yùn)行相應(yīng)數(shù)控程序,并按照上述的直線切削及切削策略執(zhí)行加工;與此同時,在整個銑削過程中將切削步
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