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    高速銑削加工效率的計(jì)算與分析簡(jiǎn)介

    時(shí)間:2008-10-13瀏覽:9716次收藏

        隨著高速切削技術(shù)的發(fā)展,高速銑削工藝的應(yīng)用日益廣泛,越來(lái)越受到制造業(yè)的企業(yè)和科研工作者的關(guān)注。信息產(chǎn)業(yè)部某研究所自1999年7月從瑞士MIKRON公司購(gòu)進(jìn)第一臺(tái)HSM-700型高速立式銑削中心后,2001年10月又購(gòu)進(jìn)三臺(tái)HSM-700型高速銑床用于生產(chǎn)。筆者通過(guò)對(duì)批先進(jìn)高速銑床的加工效率進(jìn)行深入、細(xì)致的調(diào)查研究,對(duì)比了不同銑床的加工效率,推導(dǎo)了高速銑削加工效率的計(jì)算公式。
    1、加工效率的計(jì)算
        按照傳統(tǒng)切削理論,切削加工效率ZW(cm3/min)可通過(guò)下列公式計(jì)算:
                                   ZW=v·f·ap (1)
        式中v---切削速度;f---進(jìn)給量;ap---切削深度
        根據(jù)分析與研究,我們認(rèn)為式(1)不適用于高速銑削加工效率的計(jì)算,原因主要有兩點(diǎn): 
        1)高速銑床的主軸轉(zhuǎn)速相當(dāng)高(如HSM-700型高速銑床最高轉(zhuǎn)速達(dá)42000r/min,,加工平面時(shí)轉(zhuǎn)速也在35000r/min,以上),如此高的轉(zhuǎn)速使刀具并非每一轉(zhuǎn)都在切削金屬;
        2)在實(shí)際加工中,設(shè)定的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量只最大轉(zhuǎn)速和最大進(jìn)給量,實(shí)際的刀具轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量時(shí)刻都在變化(HSM-700機(jī)床的自測(cè)功能可以顯示整個(gè)切削過(guò)程中的變化情況),切削過(guò)程中的實(shí)際轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量總是從較低值迅速達(dá)到較高值又很快降到較低值,如此反復(fù)變化,這是銑削過(guò)程的客觀(guān)反映,而不像車(chē)削過(guò)程中可以保持轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量恒定不變。
    因此,我們提出用單位時(shí)間內(nèi)的金屬去除量Z(cm3/min)表示加工效率, 
        即 

     (2) 

        式中W---切削過(guò)程總的金屬去除量(cm3)
        t---切削時(shí)間(<0,)
        式(2)更符合高速銑削的實(shí)際情況,用式(2)很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)高速銑削加工效率的計(jì)算,同時(shí)也便于不同銑床加工效率的比較。
        例如,原來(lái)在普通銑床上加工圖1所示零件,為了縮短生產(chǎn)周期,一部分零件現(xiàn)采用高速銑床加工。這樣,可通過(guò)該零件的加工來(lái)比較兩種加工設(shè)備的加工效率。由于該零件的表面質(zhì)量要求不高,高速銑削和普通銑削均能達(dá)到要求。事實(shí)上,高速銑削加工出的零件表面粗糙度要比普通銑削加工低1~2個(gè)等級(jí)。

                    
                                圖1 零件示意圖

        用單位時(shí)間內(nèi)的金屬去除量Z=W/t(cm3/min) 表示加工效率。試驗(yàn)中取銑削加工過(guò)程中的幾個(gè)時(shí)間段,記錄加工時(shí)間,測(cè)量在各個(gè)時(shí)間段零件加工前后的體積差,通過(guò)式(2)計(jì)算得到Z值。通過(guò)多次測(cè)量計(jì)算取Z的平均值,該平均值即可視為較準(zhǔn)確的Z值。對(duì)于圖1所示零件的高速銑削過(guò)程,由式(2)算得的Z值為 

                              

        按照傳統(tǒng)切削理論即按式(1)計(jì)算得 

                               

        比較Z高速和ZW,顯然ZW與該零件實(shí)際的高速銑削加工效率相差很大。

     

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