[发明专利]低振动钛合金铣削工艺参数优选方法

摘要

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。

主权项

1.一种低振动钛合金铣削加工工艺参数优选方法，其特征在于包括下述步骤：(1)根据被加工零件的几何特征，即转角半径最小值R_min和槽腔最小尺寸L_min，使用下式计算允许使用的刀具的最大直径D_max：D_max＝min{5R_min,0.3L_min}；(2)选择现有刀具中直径D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，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，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：A_e＝min{0.8D,[1‑cos(πT_c,max(n_min+n_max)/60)]D/2}其中，T_c,max是在保证一定刀具寿命情况下，刀具旋转一周允许刀刃切削材料的最长时间；(5)使用锤击法模态测试方法测量机床主轴X、Y方向的刀具－主轴系统的动力学参数，并使用文献“M.Wan，J.Feng，Y.C.Ma，W.H.Zhang，Identificationofmillingprocessdampingusingoperationalmodalanalysis，InternationalJournalMachineToolsandManufacture，122(2017)120－131.”中的方法，计算钛合金铣削的稳定性叶瓣图，在最小主轴转速n_min和最大主轴转速n_max之间选择稳定性叶瓣图中极限切削深度的最小值记为A_p,sta；(6)使用下式计算轴向切深A_p：A_p＝min{0.8A_p,_sta,0.8A_p,_rec}其中，A_p,rec为刀具厂家推荐的轴向切深；(7)使用锤击法模态测试方法测量机床主轴X方向的低阶固有频率f_x,_i(i＝1,2,...,N_x)和Y方向的低阶固有频率f_y,j(j＝1,2,...,N_y)，其中，N_x是X方向的低阶固有频率数目，N_y是Y方向的低阶固有频率数目；(8)使用下式计算最小主轴旋转频率f_min、最大主轴旋转频率f_max：f_min＝n_min/60，f_max＝n_max/60；(9)在f_min及f_max形成的区间内，选取一个主轴旋转频率f，使得f、f_t＝fN_f、f_t2＝2fN_f、f_t3＝3fN_f同时满足如下条件：|f‑f_x,i|/f≥0.2且|f‑f_y,j|/f≥0.2且|f_t‑f_x,i|/f≥0.5且|f_t‑f_y,j|/f≥0.5且|f_t2‑f_x,i|/f≥1且|f_t2‑f_y,j|/f≥1且|f_t3‑f_x,i|/f≥1且|f_t3‑f_y,j|/f≥1，其中，N_f为刀齿数；(10)使用下式计算主轴转速n：n＝60f；(11)根据刀具厂家推荐最大单齿进给量F_z,max计算最大进给率：F_max＝F_z,maxN_fn；(12)使用第(4)步计算得到的A_e，第(6)步计算得到的A_p，第(10)步计算得到的n，及第(11)步计算得到的F_max，编制时间零件加工的数控程序，准备在数控机床上实际铣削零件；(13)使用机床的进给倍率功能，设置实际进给率F_a＝120％F_max；(14)铣削零件，并观察铣削过程中的切屑形态；(15)判断切屑是否为盘旋状切屑形态，若是，则进行第(16)步；若否，则判断是否F_a＝30％F_max，若是，则进行第(16)步；若否，则使用机床的进给倍率功能将实际进给率F_a减去10％F_max，进行第(14)步；(16)最终使用的进给率F＝F_a。