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高速切削铝合金材质温度变化规律研究说明
作者: 发布于:2013-04-24 16:31:45 点击量:

1引言

已被国内外的航空航天、汽车制造等行业广泛采用。目前在高速切削生产中普遍存在问题是缺乏高速切削工艺数据库,实际生产中主轴转速偏低,切削用量及刀具选择欠优化。加工工艺的优化来源于对高速切削机理深入、系统的研究,而揭示高速切削中温度的动态变化规律是切削机理研究的一个重要方面。切削温度与刀具磨损、加工外表完整性及工件热变形密切相关。德国学者C.Salomon博士有关切削温度理论的核心观点是对于给定的工件材料,都有一个临界切削速度值,当切削速度逾越该临界速度值时,切削温度随切削速度的增大而下降,刀具磨损随之下降;而在达到该临界速度值之前,随着切削速度的增加,切削温度和刀具磨损均逐渐上升。按此理论,刀具寿命存在一个 死谷”如果切削速度越过 死谷”刀具寿命将显著增加。其他学者的有关研究也表明,随着切削速度的继续增加,切削温度的增加速率下降,最后趋于稳定。对于高速切削可提高刀具寿命的机理目前有两种解释,一种认为工件资料进入切削区后,切削高温使其强度、硬度降低,资料软化,而刀具资料则具有相对较高的强度和硬度;另一种理论认为,随着切削速度的增加,切削区资料剪切角增大,切削变形系数减小,资料在高速下来不及变形,刀具与切屑间的摩擦系数减小,切削过程中实际产生的热量减少,且多数热量由切屑带走,进入刀具的热量相对较少,从而使刀具耐用度提高。由此可见,切削温度的变化规律是反映高速切削过程实质的重要方面。目前各国学者对高速切削机理进行了大量研究,但对于切削温度随切削速度的增大而降低的临界速度值的研究至今报道不多。本文对铝合金高速铣削中切削温度动态变化规律进行了试验研究,旨在为高速切削工艺数据库的建立提供理论及试验依据。

以高切削速度、高进给速度、高加工精度和优良的加工外表质量为主要特征的高速切削加工技术具有不同于激进切削加工技术的加工机理和应用优势。

2试验原理及方案


0,2.1试验原理

其工本试验采用红外热像仪来测定切削温度。

即作原理是基于斯蒂芬—波尔兹曼定律。

E=esT4W/m2

式中

0,e物体辐射单元外表辐射率(取决于物体外表性质)

s=5.6710-10斯蒂芬—波尔兹曼常数。>

0,T辐射单元的外表温度(K

0,E辐射单元单位面积的辐射能量

若辐射单元的外表辐射率已知,则可通过斯蒂芬—波尔兹曼定律求出辐射单元的外表温度。红外热像仪通过光机扫描机构依次探测物体辐射单元的辐射能量,并将每个辐射单元的辐射能 量依次转换为电子视频信号,通过对该信号进行处置,以可见红外热像仪通过红外探测器接收并丈量物体辐射单元的辐射能量。

直径f30mm采用干式顺铣;切削用量:铣削宽度ae=15mm铣削深度ap=1.5mm每齿进给量af=0.05mm1切削刀具:自制硬质合金两刃立铣刀。

对不同转速下测得的工件外表温度值进行比较。2主轴转速分别选取n=2500,5000,7500,10000,12500,15000r/min共六档。

选取六段截面380mm30mm作为一个转速丈量单元,并在延伸方向上先加工出宽60mm深18mm沟槽,薄壁厚度为3mm3根据工件的几何形状。

丈量面中线上距顶面6mm处选一参考点Q刀具正对时)测出工件同一壁厚在不同切削速度时参考点Q及其距刀具超前及滞后参考点30mm位置上的P点和R点的温度值,以便得出已加工外表和待加工外表温度相对于切削速度的变化规律。4为了重点反映工件上具有代表意义的几个点在采用不同转速加工时的相对温度值。

直到从工件B端退出切削,5刀具以某一进给速度Vf由转速决定)从工件A端开始切削。整个切削过程中,用红外热像仪监视并记录丈量面的热像温度分布图。

3试验结果及分析

3.1试验结果

用红外热像仪进行切削温度测试,根据上述试验方案。测试结果如表1所示。
 




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