淺談模具高速銑削刀具工藝參數(shù)技術(shù)

劉攀 鄭俊祥

摘 要：高速切削因?yàn)槠洳坏咝腋呔惹邢骷庸ば阅艿母哂捕炔牧希瑵M足了自由表面光潔度的要求，自20世紀(jì)90年代以來，逐漸實(shí)用化，并成為當(dāng)代的重要技術(shù)趨勢(shì)，尤其在模具加工中廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：模具；高速銑削；工藝；參數(shù)技術(shù)

在制造業(yè)發(fā)達(dá)的今天，高速切削技術(shù)因?yàn)槠涓咝Ц呔鹊淖陨硖攸c(diǎn)已經(jīng)被愈來愈廣泛的應(yīng)用。不僅快速、高效、加工精度高，而且降低了表面粗糙度，存在巨大的優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于高速切削機(jī)床，為了提高其加工效率，需要在結(jié)合機(jī)床性能參數(shù)、刀具的切削性能以及加工材料的加工性能的基礎(chǔ)上，選擇合適的加工參數(shù)。這就需要強(qiáng)調(diào)程序編制的基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)建模及理論支撐，只有隨著加工理論的不斷提高和完善，才能提高制造業(yè)的生產(chǎn)效率，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展，提升制造業(yè)在國民生產(chǎn)中的地位。

1 實(shí)現(xiàn)工藝編程的機(jī)床及傾角參數(shù)選擇

數(shù)控機(jī)床型號(hào)為：OKUMA-UNIVERSAL CENTER MU-6300V；

需要加工切割的工件為：42CrMo4合金鋼長方體試件；

刀具的齒數(shù)為2個(gè)；

刀具型號(hào)為：SECO R218.20-1612.0-10.112A ？準(zhǔn)12球頭銑刀；

采用冷卻液的方式進(jìn)行冷卻；

對(duì)加工后的試件使用粗糙度測試儀，其型號(hào)為：Hommel-W5/T500。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，分別對(duì)加工表面和機(jī)床刀具軸線的傾角每7.5°取一個(gè)測試切割，傾角角度在0°～30°范圍內(nèi)，取值分別是0°、7.5°、15°、22.5°和30°。在實(shí)際切削過程中，我們可以依次得到5個(gè)銑削面，如圖1所示，機(jī)床切削時(shí)沿著箭頭指示方向進(jìn)行切削試驗(yàn)，然后在垂直于表面進(jìn)行測量，將得到的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到數(shù)控加工程序如何能夠更好的滿足切削要求。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用粗糙度測試儀測試合金鋼試件在各傾角0°～30°下粗糙度值。根據(jù)粗糙數(shù)值比較如圖2所示：

2.2 結(jié)果分析與結(jié)論

當(dāng)加工表面和機(jī)床刀具軸線的傾角β = 0°時(shí)，由于此時(shí)只有刀具的端部刀刃切削工件，而且切削的線速度比較小，刀具的最頂端切削速度幾乎為零，僅僅能造成刮削擠壓現(xiàn)象，因此我們可以明顯看到試件切削劃痕。由于只受到軸向擠壓作用，試驗(yàn)試件表面粗糙度的測量值較小。

當(dāng)加工表面和機(jī)床刀具軸線的傾角β = 15°時(shí)，加工表面粗糙度經(jīng)測量值逐漸較低。此時(shí)刀具端部刀刃不參與切削，不產(chǎn)生軸向擠壓，同時(shí)切削速度較高，切削速度差較小，因此也不會(huì)產(chǎn)生壓痕。

當(dāng)加工表面和機(jī)床刀具軸線的傾角β = 22.5°時(shí)，表面粗糙度值經(jīng)測量反而增大。此時(shí)雖然刀具切削工件的平均切削速度高，同時(shí)切削速度差也相對(duì)較小，但由于刀具徑向上的切削力阻力增大，導(dǎo)致刀具產(chǎn)生撓度變形，引起加工系統(tǒng)的震動(dòng)，影響表面質(zhì)量的變化。

當(dāng)加工表面和機(jī)床刀具軸線的傾角β = 30°時(shí)，刀具與工件接觸處平均切削速度相對(duì)更高， 經(jīng)測量得到的是較低的表面粗糙度值 ，但同時(shí)由于作用于垂直刀具軸線方向上的切削力引起的工藝系統(tǒng)的震動(dòng)也迅速增大， 此時(shí)的表面質(zhì)量波動(dòng)相對(duì)也比較大。另外過大工藝系統(tǒng)的震動(dòng)，會(huì)造成刀具壽命的迅速降低，并且降低加工的安全性，所以不需要再進(jìn)行更大角度的試驗(yàn)。

通過以上試驗(yàn)得到的粗糙度數(shù)值，我們可以得出以下兩方面的結(jié)論：

一方面是對(duì)于合金鋼的轉(zhuǎn)角度銑削加工，當(dāng)?shù)毒吲c被加工面傾角為 15°左右時(shí)，刀尖部位對(duì)加工表面沒有擠壓刮擦作用，不會(huì)有劃痕，并且刀具所受徑向力小，產(chǎn)生的振動(dòng)也小，所獲得的表面粗糙度值及外觀最好。刀具軸線與工件加工表面之間的加工傾角對(duì)表面粗糙度與切削力的影響對(duì)于編制多軸數(shù)控加工程序有重要的指導(dǎo)意義。

另一方面是在加工表面和機(jī)床刀具軸線的傾角β不變的情況下，隨著進(jìn)給量的增大，所獲得的表面粗糙度值也隨之增大。對(duì)于在高速切削中達(dá)到要求的粗糙度有一定的借鑒意義。

3 結(jié)語

本文根據(jù)高速銑削過程中刀具軸線與加工面之間的傾角不同對(duì)加工粗糙度的影響進(jìn)行試驗(yàn)分析，通過加工表面和刀具軸線的傾角β在0°～30°之間的五組銑削表面粗糙度，說明刀具軸線與加工面傾角對(duì)高速銑削精度的影響。根據(jù)不同機(jī)床的參數(shù)特點(diǎn)及試件材料的加工性能不同，我們可以對(duì)加工參數(shù)逐漸優(yōu)化，提供高效高精度的產(chǎn)品，滿足機(jī)械加工領(lǐng)域的需求。

參考文獻(xiàn)：

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