刍议数控铣削工艺参数及刀具参数对加工能耗和加工质量的影响.pdf
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1、新疆钢铁总第169期2024年第1期刍议数控铣削工艺参数及刀具参数对加工能耗和加工质量的影响马乐(山东科技大学,山东 青岛 266590)摘要:在数控铣削加工中,不同的工艺参数和刀具参数设置会直接影响加工能耗和加工质量。因此,研究不同工艺参数和刀具参数对加工能耗和质量的影响趋势,有助于生产制造企业设置合适的参数范围,从而实现节能和提高加工质量的目标。本文通过实验研究刀具参数和工艺参数对加工能耗和质量的影响规律,包括刀具刃数、刀具材料、刀具直径、主轴转速、进给速度、背吃刀量以及铣削宽度等因素,观察切削功率、切削时间和切削能耗的变化情况。此外,使用被加工物体表面粗糙度作为指标来探究刀具参数和工艺参
2、数对加工质量的影响,为制造企业生产作业提供参考依据。关键词:数控铣削;工艺参数;刀具参数;加工能耗;加工质量DOI:10.20146/ki.1672-4224.2024.01.022中图分类号:TE11文献标识码:A文章编号:1672-4224(2024)01-0067-03Discussion on the Influence of CNC Milling Process Parameters and Tool Parameters on Machining Energy Consumptionand Machining QualityLe Ma(Shandong University of
3、 Science and Technology,Qingdao,Shandong 266590)Abstract:In CNC milling,different process parameters and tool parameter settings directly affect machining energy consumption and machining quality.Therefore,studying the impact trends of different process parameters and tool parameters on processing e
4、nergy consumption and quality can help manufacturing enterprises set appropriate parameter ranges,thereby achieving the goals of energy conservation and improving processing quality.This article investigates the influence of tool parametersand process parameters on machining energy consumption and q
5、uality through experiments,including the number of tool edges,tool material,tool diameter,spindle speed,feed rate,back feed,and milling width.The changes in cutting power,cuttingtime,and cutting energy consumption are observed.In addition,the surface roughness of the processed object is used as an i
6、ndicator to explore the influence of tool parameters and process parameters on machining quality,providing a reference basis forproduction operations in manufacturing enterprises.Key words:CNC milling;process parameters;tool parameters;processing energy consumption;processing quality作者简介:马乐,男,27岁,硕士
7、,山东科技大学。E-mail:引言立式加工中心已被大量应用于制造业,其能耗总量庞大且能量利用效率较低1。因此,如何在保证加工质量和加工效率的前提下降低机床能耗成为一个亟待解决的问题。随着制造业节能减排要求的不断增强2,选择适当的刀具和适合的加工工艺参数,成为绿色制造背景下迫切需要解决的基础科学问题。Wu等人提出了两种基于模糊语言方法的算法和一种基于模糊 VIKOR 方法的多准则群决策(MCGDM)技术来解决数控机床刀具选择问题3。Ahmad 等针对 2.5D 型腔铣削加工中刀具组合优选问题基于“精英法”和“轮盘法”的改进遗传算法优化求解得到了最优加工刀具组合4。Yildiz构建了以刀具直径、刀
8、具齿数和加工工艺参数为优化变量,以加工时间和加工成本为优化目标的多目标优化模型,并提出了一种基于进化算法的模型求解方法。该研究通过实验探索刀具参数和工艺参数对加工能耗、效率和质量的影响规律,以期为类似企业解决参数选择问题提供借鉴。1实验条件利用VMC650L立式加工中心与WT333E功率分析仪以及三丰SJ-210表面粗糙度仪,实验小组搭建了数控铣削加工实验平台。工件材料选择45#钢,该材料具有较好的可加工性。此外,开展实验时选择未磨损的新刀具,加工条件为湿切削,切削液选用普通的水基乳化液。672024年第1期新疆钢铁总第169期2工艺参数及刀具参数对加工能耗和加工质量的影响为了探究工艺参数及刀
9、具参数对加工能耗的影响规律,基于上述实验条件进行实验探究。2.1工艺参数对加工能耗和加工质量的影响2.1.1变换工艺参数会直接影响机床的总功率消耗为了观察这种影响,我们进行了平面数控铣削加工实验,使用直径为10 mm的立铣刀。在实验中,我们保持四个加工工艺参数中的三个不变,而改变另一个参数,以观察机床总功率的变化趋势。下面是图1中描述的四种情况:(a)进给速度Fv为700 mm/min,铣削深度ap为10 mm,铣削宽度ae为0.8 mm时,观察主轴转速n的变化对机床总功率的变化;(b)主轴转速n维持在为5000 r/min,铣削深度ap设定为10 mm,铣削宽度ae设定为0.8 mm时,探究
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