改良的合金型材的切削加工方法及铝合金型材

申请号 CN201510000008.2 申请日 2015-01-01 公开(公告)号 CN104625182A 公开(公告)日 2015-05-20
申请人 东莞市东兴铝业有限公司; 发明人 何旭坤;
摘要 本 发明 涉及 铝 合金 型材 加工技术领域,具体涉及一种改良的 铝合金 型材的切削加工方法,其 铣削 铝合金型材时,在金属去除率恒定的情况下,选用较小的轴向切深和较大的径向切深比选用较大轴向切深和较小径向切深更为有利。本发明的方法在满足加工要求和机床、刀具条件允许的前提下,还可进一步增大进给量和切削面积,以达到提高切削加工效率的目的。
权利要求

1.改良的合金型材的切削加工方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)将该铝合金型材定位于加工机床的工作台上,铣刀进给装置控制该铣刀旋转并抵靠该铝合金型材的侧壁外侧,所述铣刀进给装置包括有刀具,所述铣刀进给装置相对该工作台沿预设路径平移,并控制所述刀具相对铝合金型材的进给量;
2)采用正交试验设计法,测量刀具在铣削用量参数组合下连续铣削温度信号、铣削信号和铣削振动信号,并从所述连续铣削温度信号、铣削力信号和铣削振动信号中选择相应信号最大值作为预设铣削用量参数组合下的铣削温度、铣削力和铣削振动的数值;
3)以最低单件成本为目标函数,以刀具寿命作为约束函数,将机床转速、径向切深、轴向切宽与进给速度或者每齿进给量结合后进行参数优化,得到刀具的最佳铣削用量参数组合;
4)通过惰性气体冷却装置对刀具进行冷却;
5)使用 步骤3)中经优化的最佳铣削用量参数组合,通过步骤4)中提供的惰性气体冷却装置,对铝合金型材铣削加工;
6)采用Kistler9265B,三向动态压电测力仪、5019A电荷放大器和计算机数据采集系统测量并记录切削力;
7)采用Mahr M1表面粗糙度测量仪测量铝合金型材加工表面的粗糙度。
2.根据权利要求1所述的改良的铝合金型材的切削加工方法,其特征在于:所述刀具选用f10mm超细晶粒硬质合金整体立铣刀,刀尖圆弧半径为1.5mm。

说明书全文

改良的合金型材的切削加工方法及铝合金型材

技术领域

[0001] 本发明涉及铝合金型材加工技术领域,具体涉及一种改良的铝合金型材的切削加工方法。

背景技术

[0002] 中国是世界上铝型材生产大国,铝材挤压产品从军工及航天航空用材,转向建筑用材、民用材和众多领域用的工业材,并在不断地增加着产品、花色、品种和应用领域。
[0003] 随着机床和刀具的不断发展,切削加工的精度、效率和自动化程度不断提高,应用范围也日益扩大,从而大大促进了现代机械制造业的发展。高速铣削加工可获得较高的金属切除率、很高的加工精度和良好的加工表面质量,因此在现代制造业中受到普遍重视,发展很快。
[0004] 铝合金传统上一般被归类于易切削加工材料,然而铝合金型材硬度低、粘性大、化学活性较强、塑性变形大,生产加工中容易出现刀具不规则磨损、刀具粘结失效、加工表面毛刺和挤压痕迹严重等问题,严重影响铝合金零件生产的效率、质量和成本。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种提高切削加工效率、降低成本的改良的铝合金型材的切削加工方法。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案实现:提供一种改良的铝合金型材的切削加工方法,包括以下步骤:
1)将该铝合金型材定位于加工机床的工作台上,铣刀进给装置控制该铣刀旋转并抵靠该铝合金型材的侧壁外侧,所述铣刀进给装置包括有刀具,所述铣刀进给装置相对该工作台沿预设路径平移,并控制所述刀具相对铝合金型材的进给量;
2)采用正交试验设计法,测量刀具在铣削用量参数组合下连续铣削温度信号、铣削信号和铣削振动信号,并从所述连续铣削温度信号、铣削力信号和铣削振动信号中选择相应信号最大值作为预设铣削用量参数组合下的铣削温度、铣削力和铣削振动的数值;
3)以最低单件成本为目标函数,以刀具寿命作为约束函数,将机床转速、径向切深、轴向切宽与进给速度或者每齿进给量结合后进行参数优化,得到刀具的最佳铣削用量参数组合;
4)通过惰性气体冷却装置对刀具进行冷却;
5)使用 步骤3)中经优化的最佳铣削用量参数组合,通过步骤4)中提供的惰性气体冷却装置,对铝合金型材铣削加工;
6)采用Kistler9265B,三向动态压电测力仪、5019A电荷放大器和计算机数据采集系统测量并记录切削力;
7)采用Mahr M1表面粗糙度测量仪测量铝合金型材加工表面的粗糙度。
[0007] 优选的,所述刀具选用f10mm超细晶粒硬质合金整体立铣刀,刀尖圆弧半径为1.5mm。
[0008] 本发明的有益效果:本发明的改良的铝合金型材的切削加工方法,铣削铝合金型材时,在金属去除率恒定的情况下,选用较小的轴向切深和较大的径向切深比选用较大轴向切深和较小径向切深更为有利。高速铣削铝合金型材时,选用较小的轴向切深不仅可大幅度降低切削力,而且可获得更好的表面加工质量,从减小切削变形的度选择切削用量时,选用较大的径向切深不仅可降低切削力,而且可增加工件刚性。由切削试验数据可知,本发明的方法在满足加工要求和机床、刀具条件允许的前提下,还可进一步增大进给量和切削面积,以达到提高切削加工效率的目的。

具体实施方式

[0009] 结合以下实施例对本发明作进一步说明。
[0010] 本发明的改良的铝合金型材的切削加工方法,包括以下步骤:1)将该铝合金型材定位于加工机床的工作台上,铣刀进给装置控制该铣刀旋转并抵靠该铝合金型材的侧壁外侧,所述铣刀进给装置包括有刀具,所述铣刀进给装置相对该工作台沿预设路径平移,并控制所述刀具相对铝合金型材的进给量;
2)采用正交试验设计法,测量刀具在铣削用量参数组合下连续铣削温度信号、铣削力信号和铣削振动信号,并从所述连续铣削温度信号、铣削力信号和铣削振动信号中选择相应信号最大值作为预设铣削用量参数组合下的铣削温度、铣削力和铣削振动的数值;
3)以最低单件成本为目标函数,以刀具寿命作为约束函数,将机床转速、径向切深、轴向切宽与进给速度或者每齿进给量结合后进行参数优化,得到刀具的最佳铣削用量参数组合;
4)通过惰性气体冷却装置对刀具进行冷却;
5)使用 步骤3)中经优化的最佳铣削用量参数组合,通过步骤4)中提供的惰性气体冷却装置,对铝合金型材铣削加工;
6)采用Kistler9265B,三向动态压电测力仪、5019A电荷放大器和计算机数据采集系统测量并记录切削力;
7)采用Mahr M1表面粗糙度测量仪测量铝合金型材加工表面的粗糙度。
[0011] 具体的,刀具选用f10mm超细晶粒硬质合金整体立铣刀,刀尖圆弧半径为1.5mm。
[0012] 测量结果表明,试件拐角处的表面粗糙度Ra值略高于试件直边处的Ra值,逆铣时在试件拐角处出现了斜向振纹;但当Ra=0.5mm时,试件拐角处的Ra值反而小于直边处的Ra值,这是由于切削厚度变化引起的铣削力波动会对加工表面粗糙度产生一定影响,当轴向切深较小时,随着铣削力的减小,铣削力波动对加工表面粗糙度的影响也随之减小,因此,随着轴向切深的减小,表面粗糙度Ra值呈下降趋势。当采用较大进给量ap进行铣削加工时,工件直边处出现垂直于进给方向的振纹,但对表面粗糙度Ra影响不大。
[0013] 高速铣削铝合金材料时,在金属去除率恒定的情况下,选用较小的轴向切深和较大的径向切深比选用较大轴向切深和较小径向切深更为有利。高速铣削铝合金材料时,选用较小的轴向切深不仅可大幅度降低切削力,而且可获得更好的表面加工质量。从减小切削变形的角度选择切削用量时,选用较大的径向切深不仅可降低切削力,而且可增加工件
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