数控铣削加工试验研究

摘 要：本文介绍了数控铣削加工机理、铣削加工参数与加工性能及加工效率的关系、数控铣削加工参数优化的试验条件及要求，提出了本次试验设计方案及方法，科学有效地解决了数控铣削加工的试验研究，为后续研究加工参数优化选取打好了基础。

关键词：加工参数；正交试验；试验因素水平

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.162

1 引言

研究切削加工机理及大量切削加工试验可知切削速度v对表面粗糙度af影响较大。在低速或高速切削加工时，一般不会出现积屑瘤，在v=20～50m/min加工塑性材料时，易出现积屑瘤，同时切屑分离时的挤压变形与撕裂作用使得表面粗糙度af恶化。所以v越高，切削加工过程中切屑与加工表面的塑性变形越小，表面粗糙度值越小。试验表明，产生积屑瘤的临界速度是随刀具状况、切削液、加工材料等改变而改变。

加工参数中进给速度Vf 对加工效率有重要影响。一般Vf越高，去除同一材料所需时间越短。试验表明其他加工条件一定情况下，进给速度Vf与加工时间t为反比。

分析可知，提高主轴转速和进给速度，既可降低表面粗糙度值，又可减少加工时间。还能影响切削热产生、刀具磨损、破损及耐用度等。所以了解主轴转速与进给速度变化规律有利于分析切削加工过程并完成切削加工参数合理优化选取。

2 试验条件

针对目前数控加工参数合理优化选取的特点与研究现状，本文以DMC60H卧式铣削加工中心为试验平台，以铝合金壳体类零件为试验对象，以圆柱铣刀、T型刀、通用量具、JB-4C型表面粗糙度测量仪为试验刀量具，以铝合金壳体类零件加工中铣孔与铣槽为试验内容，以提取数控加工铣削参数优化选取试验数据为试验目的。

3 试验方案设计

本试验采用正交试验方法，以主轴转速与进给速度作为试验因素，根据零件结构、使用刀具及各因素关注度的不同划分因素水平并设计正交表，可分成三个阶段来完成。

3.1 试验设计原则

试验设计原则包含零件结构、刀具类型与关注度。按零件结构不同将试验划分为铣槽加工与铣孔加工；刀具类型原则是以刀具不同及加工孔径不同为原则划分工步；关注度原则是以加工时间（因本试验主要以提高加工效率为目的）为依据将加工工步划分为高、中、低关注度。

根据加工技术要求及试验需要，本文对刀具、切宽、切深等参数做了修整。铣孔加工基本数据如表1所示。

3.2 正交试验设计实施

第一阶段试验是在现有加工条件下，确定主轴转速与进给速度极限范围，试验水平数一律为3，主轴转速与进给速度为试验因素，查正交试验表可得最为接近。

第二阶段试验目的是提取出试验数据用于数控加工铣削参数合理优化选取。参考第一阶段试验的极限主轴转速与极限进给速度按等分原理划分试验因素水平等级，其中对关注度高、极限主轴转速与进给速度间距大的工步取较高的试验水平数，对关注度中、低的工步取较低的试验水平数。工步23属高关注度工步，故正交试验因素水平数取5，主轴转速与进给速度为试验因数。查表可得为最接近的正交试验设计表。

第三阶段试验是以前一阶段试验数据为基础，分析研究加工要求，以基本尺寸、表面粗糙度为试验扩展因素设计第三阶段试验。基本尺寸试验因素水平数以3或5为主，表面粗糙度因素水平设置为1.6、3.2、6.3。在前两阶段试验中已出现的基本尺寸将不再最后阶段重复安排试验。

4 小结

本文介绍了数控铣削加工机理、铣削加工参数与加工性能及加工效率的关系、数控铣削加工参数优化的试验条件及要求，提出了本次试验设计方案及试验设计方法，科学有效地解决了数控铣削加工的试验研究，为后续加工参数优化选取研究打好了基础。

参考文献：

[1]张臣，周来水余，湛悦，安鲁陵，周儒荣.基于仿真数据的数控铣削加工多目标变参数优化[J].计算机辅助设计与图形学学报， 2005，17（05）.

[2]唐克岩，陈远新，王小莉.高速铣削7050-T7451铝合金时影响铣削力的因素[J].机械工程师，2008（10）.

项目来源：陕西国防工业职业技术学院校内项目数控加工铣削参数管理和优化选取的研究（Gfy 16-16）

作者简介：姚艳（1986-），硕士，讲师，主要从事数控技术方面的教学与研究工作。