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高速铣削加工动力学仿真
发布日期:2013-10-16
作者:株洲三鑫

硬质合金刀片高速铣削加工技术的核心是切削参数的仿真优化,这就涉及到高速铣削加工动力学仿真。

高速切削加工要有高的主轴转速,一般主轴转速再10000~20000/min以上的为高速切削;进给速度很高,通常达15-50m/min,最高可达90m/min。

但是如果在加工中单纯地提高机床的主轴转速和进给速度后,就会带来铣切加工过程中硬质合金刀具或工件的振动,即颤振现象。颤振是金属切削工程中刀具和工件之间产生的一种较为强烈的自激振动现象。颤振的出现会导致切削力峰值明显增加,使加工表面粗糙度的和尺寸精度明显下降,严重时会使硬质合金刀具破裂,主轴受损;此外通常会对加工环境造成一定污染。

解决上诉问题的研究,提出了基于动力学仿真的高速切削参数优化理论,通过找到切削的颤振稳定域后,对切削参数进行优化,解决高速切削带来的颤振问题。颤振稳定域即为在频率内对铣削过程颤振的稳定性进行计算,给出切削过程的稳定区域。

而基于动力学仿真的高速数控加工参数优化技术是通过对“主轴+刀具+工件”构成的数控加工工艺系统进行系统模态参数测试和切削过程动力学仿真计算,获得切削力、切削扭距、主轴功率、切削颤振稳定域等力学信息,并通过切削参数优化软件实现对高速数控加工切削参数优化。

高速铣削加工动力学仿真主要是利用数控机床加工动力学特性测试分析系统生成频响函数和模态参数,然后在铣削加工动力学仿真系统软件中,结合频响函数和模态参数进行颤振稳定域和时域仿真,获得切削力、切削转距、切削功率、切削厚度等时域信息和颤振稳定域曲线,并输出仿真数据,最后根据仿真数据选择优化的切削参数,使零件在加工过程中选取最佳的机床转速、切削深度等切削参数。


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