铝合金高速数控铣削参数优化

机械

铝合金高速数控铣削参数优化

赵新１，２，臧小俊　２，徐锋３，李迎１

（１．　南京理工大学机械工程学院，江苏　南京　　２１００９４；２．　南京电子技术研究所，江苏　　南京　２１００１３；

３．　南京航空航天大学机电学院，江苏　南京　２１００１６）

摘　　要：文章对电子行业深孔薄壁铝合金零件的高速切削参数的优化进行了系统研究。文章以去除效

率为优化目标，确定了切削参数的优化和切削数据筛选的新方法。首先以切削稳定域理论分析了高速铣削的最大稳定转速及其临界切深，并根据机床功率、切削表面质量、刀具变形和刀具强度等约束条件对切削数据进行理论筛选，根据所提出的理论筛选的数学模型，得到了优化的切削参数。实践表明，文章提出的参数优化和数据筛选方法，可以有效地保证数据高速切削的质量，并显著提高加工效率。

关键词：高速铣削；切削参数；优化；数据筛选中图分类号：ＴＧ５０１文献标识码：Ｂ文章编号：１００９－０１３４（２００８）１１－０１１８－０４

Parameters optimization of high speed milling aluminum alloy

ＺＨＡＯ　Ｘｉｎ１，２，　ＺＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｊｕｎ２，　ＸＵ　Ｆｅｎｇ２，　ＬＩ　Ｙｉｎｇ１

（１．　Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００９４，　Ｃｈｉｎａ；　２．　Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００１３，　Ｃｈｉｎａ；　３．　Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，　Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００１６，　Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｉｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄ　ｍｉｌｌｉｎｇ

ｄｅｅｐ　ｈｏｌｅ　ａｎｄ　ｔｈｉｎ　ｗａｌｌ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙ　ｐａｒｔｓ　ｉｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．　Ｔｈｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅ　ｉｓ　ｃｈｏｓｅｎ　ａｓ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ．　Ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｄａｔａ　ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ　ａｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．　Ｆｉｒｓｔｌｙ，　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍａｌ　ｍａｘｉｍａｌ　ｓｐｉｎｄｌｅ　ｒｏｔａｔｅ　ｓｐｅｅｄ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄｍａｃｈｉｎｅ　ｔｏｏｌ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ａｒｅ　ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　ｃｕｔｔｉｎｇｓｔａｂｌｅ　ｒｅｇｉｏｎ．　Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，　ｔｈｅ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｒｅ　ｆｉｌｔｅｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｒｅｓｔｒａｉｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｔｏｏｌ＇ｓ　ｐｏｗｅｒ，　ｓｕｒｆａｃｅ　ｑｕａｌｉｔｙ，　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｔｏｏｌ＇ｓ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈ．　Ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄ　ｍｉｌｌｉｎｇ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｒｅ　ｆｉｌｔｅｒｅｄ　ａｎｄ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅｍｏｄｅｌ　ｓｅｔ　ｕｐ　ｂｙ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．　Ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｃｕｔｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄ　ｃｕｔｔｉｎｇ；　ｍｉｌｌｉｎｇ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ；　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ

０　　　引言

高速数控切削加工已经在航空、汽车和模具等行业得到越来越广泛的应用［１］，在军用电子行业中关键零部件往往结构复杂、薄壁易变形，但产品精度和一致性要求高，高速加工以其加工效率高，切削力小和产品质量好等优点在军用电子产品研制中发挥了巨大作用。

高速切削与先进刀具、柔性夹具、新型冷却润滑、高效程编等技术相结合，成为实现高效高品质数控加工的主要途径［２￣３］。另外，优化的加工工艺与

切削参数也是实现高效数控加工的必需环节，合理

选择数控加工切削参数对实现数控机床和加工过程综合应用效率最优化，对实现高效低成本加工具有重要的意义。

目前，我国高速数控加工机床还普遍存在着目前切削用量合理选择的问题，目前直径为１０ｍｍ的双刃涂层铣刀在采用高速加工时，对铝合金的最大切除速率已达１８０ｃｍ３／ｍｉｎ，线速度已能达到甚至超到３０００ｍ／ｍｉｎ，而国内铝合金高速切削最大线速度不会超过１２００ｍ／ｍｉｎ，去除速率小于１２０ｃｍ３／ｍｉｎ。数

收稿日期：２００８－０６－１０

基金项目：国防基础科研项目资助（Ｂ１１１２０００８００７４）作者简介：赵新（１９７７－），男，博士研究生，研究员，主要从事工艺管理，先进制造技术理论与技术研究。【１１８】

第３０卷

第１１期

２００８－１１