[发明专利]低振动钛合金铣削工艺参数优选方法

说明书

本申请公开了一种低振动钛合金铣削加工工艺参数优选方法，该方法首先通过推荐的钛合金切削速度，确定钛合金切削转速范围，以保证刀具在合理转速工作；然后，通过控制每个刀刃与工件的切削时间，确定径向切深，以保证一定的刀具寿命；其次，通过铣削稳定性叶瓣图，确定轴向切深，以避免铣削过程中可能出现的颤振；再次，测量机床主轴的低阶固有频率，选择远离机床主轴固有频率的主轴旋转频率和刀齿切入频率，确定主轴转速，以避免铣削过程中可能出现的共振；最后，根据实际铣削中产生的切屑形态，确定进给率。

技术领域

本发明涉及一种低振动铣削加工工艺参数优选方法，特别是一种低振动钛合金铣削加工工艺参数优选方法。

背景技术

钛合金零件在航空航天器大量采用，这类零件多采用铣削加工。由于钛合金是一种典型的难加工材料，其铣削加工效率低且刀具磨损严重。切削过程中，切削力大、切削热量大、振动大，都是导致加工效率低、刀具磨损严重的原因。钛合金铣削的高质量、高效率和长刀具寿命与工艺参数有着直接联系，因此开发兼顾磨损和铣削效率的工艺参数优选方法十分重要。

专利1“基于工艺试验数据模型的钛合金数控铣削工艺参数优化方法，201711245313.3”公开了一种以材料去除率最大、刀具寿命最长、切削力最小为目标的切削参数优化方法。

专利2“面向多目标的钛合金整体叶盘侧铣加工切削参数优化方法，201810492971.0”公开了一种通过遗传算法优化切削参数，同时保证切削力和工件表面粗糙度较小，加工效率较高的方法。

现有的钛合金铣削加工工艺参数优化方法的主要缺点是，没有充分考虑机床动态刚度可能导致的铣削共振和颤振，最终影响加工质量、效率和刀具寿命。

发明内容

为了克服现有钛合金铣削加工工艺参数优化方法没有充分考虑机床动态刚度可能导致的铣削共振和颤振的不足，本方法既通过优选主轴转速范围和径向切深控制刀具磨损，又通过选择轴向切深和主轴转速抑制切削振动，还通过调整进给率控制切屑形态，达到工艺参数与刀具、机床的匹配；适用于可转位刀具、硬质合金刀具和整体合金刀具等多种刀具的铣削工艺参数优选，可集成于CAM系统中，选择高效、低磨损的铣削工艺参数。

本发明所采用的技术方案是：一种低振动钛合金铣削加工工艺参数优选方法，包括下述步骤：

(1)根据被加工零件的几何特征，即转角半径最小值R_min(单位：mm)和槽腔最小尺寸L_min(单位：mm)，使用下式计算允许使用的刀具的最大直径D_max(单位：mm)；

D_max＝min{5R_min,0.3L_min}；

(2)选择现有刀具中直径D(单位：mm)与D_max最接近但小于D_max的刀具，作为钛合金铣削用刀；

(3)根据刀具厂家推荐刀具最小切削速度V_c,min和最大切削速度V_c,max(单位：m/min)，计算直径D的刀具使用的最小主轴转速n_min和最大主轴转速n_max(单位：r/min)，计算公式如下：

n_min＝1000V_c,min/(πD)，n_max＝1000V_c,max/(πD)；

(4)使用下式计算径向切深A_e(单位：mm)：

A_e＝min{0.8D,[1-cos(πT_c,max(n_min+n_max)/60)]D/2}；