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外文資料名稱： ve of 文資料出處： 件： 指導(dǎo)教師評(píng)語： 簽名： 年 月 日 三軸和五軸銑床加工表面 R. 萄牙 ) 褚宏 譯 摘要 ：這項(xiàng)工作的目的是分析銑削參數(shù)對(duì)表面光潔度的影響。這個(gè)工作對(duì)科學(xué)和工業(yè)都有利。一方面，試圖減少手工拋光時(shí)間，手工拋光意味著模具生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)。另一方面，雖然文獻(xiàn)主要涉及鋼模，然而這個(gè)作品研究鋁模，因?yàn)樗诩庸ぶ械膬?yōu)勢(shì)和模具穩(wěn)定性。在小批量生產(chǎn)中，生產(chǎn)者更有興趣生產(chǎn)鋁模。在同樣的切割條件下使用 5軸 床修整零件表面，之前 是用 3 軸加工的。在不同的加工條件中測(cè)試 3 軸和5 軸銑削操作。比較結(jié)果可以得出，使用末端銑削的 5 軸銑削代替?zhèn)鹘y(tǒng)有球前端刀具的 3 軸銑削，可以獲得更好的表面光潔度。同時(shí)使用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)和多重線性回歸可以建立程序的數(shù)學(xué)模具，這個(gè)程序給出了用最少時(shí)間獲得一定粗糙度的程序參數(shù)。 關(guān)鍵詞 ：三軸和五軸銑削；工具種類和方向；表面光潔度和加工時(shí)間 1 引言 航空和汽車工業(yè)的發(fā)展帶來了新技術(shù)挑戰(zhàn)，涉及到 統(tǒng)中日益復(fù)雜的產(chǎn)品和新幾何模型。這些更加復(fù)雜的幾何模型強(qiáng)制地挑戰(zhàn)了沖壓工具的生產(chǎn)情況。這是開發(fā)新銑削技術(shù)即 5 軸銑削的重要原 因。研究這些新的銑削技術(shù)是非常重要的，以便確定在什么條件下每個(gè)這些技術(shù)可以給出最好的結(jié)果。 為了獲得理想的表面粗糙度，曲面的手工拋光幾乎是必須的。這種操作是銑削程序無法經(jīng)濟(jì)地達(dá)到理想的表面質(zhì)量的后果 ,并且現(xiàn)在這種操作越來越多地被合格工人的日益減少影響著。現(xiàn)在 5 軸銑削技術(shù)，在加工操作中有巨大優(yōu)勢(shì)的技術(shù)之一，有潛力大大地降低手工拋光。在這個(gè)文件中 ,加工表面粗糙度和操作參數(shù)有關(guān)，對(duì)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)模型有吸引力。挑選一批小尺寸的零件幾何結(jié)構(gòu)，使它們能代表所有模型和沖壓工具的不同幾何結(jié)構(gòu)。 決定特殊零件區(qū)域粗糙度和加工條件 (每齒進(jìn)給量和跨度 )相等。正如所預(yù)料，發(fā)達(dá)數(shù)學(xué)模型適當(dāng)?shù)乇磉_(dá)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果并且在這種情況下使得利用最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)和加工時(shí)間成為可能。這個(gè)事實(shí)強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)模型的重要性，從而確定加工參數(shù)，目的是最充分的使用原料。根據(jù)“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”方法做實(shí)驗(yàn)工作計(jì)劃和結(jié)果分析。 2 實(shí)驗(yàn)工作 這項(xiàng)工作的目標(biāo) ,具體的產(chǎn)業(yè)問題 個(gè)作品比較加工表面的 5 軸銑削和 3 軸銑削。所有程序變量都已經(jīng)被確定，選擇最相關(guān)的變量進(jìn)行研究。最終目的是用最少加工時(shí)間獲得符合固定的粗糙程度的合格值。 定和選擇程序變量 實(shí)驗(yàn)工作選擇的程序參數(shù)是跨度 , 每齒進(jìn)給量 , 進(jìn)給方向和 3軸和 5軸銑削技術(shù)。由于銑床最低旋轉(zhuǎn)速度是 4,200且在更高的速度下工具才能工作，所以切割速度要恒定。并且工具直徑也要是恒定的，選擇 10 12直徑從而避免工具和零件之間幾何干涉，這在工業(yè)實(shí)踐中發(fā)生。切割的深度也要保持不變，不僅減少了變量數(shù)量也是因?yàn)樵趻伖膺^程中深度通常是很淺的。 設(shè)備 裝有一個(gè)海德漢 25 制器的 5 軸 床（赫姆利 202 H）進(jìn)行銑削 操作。 使用 3軸用 5軸用 3 實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)工作分兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是用球頭磨進(jìn)行 3 軸銑削分析。第二個(gè)階段是使用球頭磨和立銑刀兩種工具進(jìn)行 5 軸銑削。 考慮的控制參數(shù)有表面粗糙度，零件幾何尺寸準(zhǔn)確性和形狀和加工時(shí)間。 零件幾何結(jié)構(gòu)有四種不同的形狀：凸形，凹形，水平面和斜面。（圖 1） 圖 分表面 盡管研究的是 5 軸銑削，零件只有一個(gè)方向曲率（雙曲率僅能使更復(fù)雜，且這個(gè)模型也可以應(yīng)用到那種情況）。因此，它是決定涉及一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸（ A 軸 — 饒 X 軸旋轉(zhuǎn)）。 零件材料是 7,000 系列鋁合金，在小型和中等連續(xù)生產(chǎn)中制造塑料注塑品使用這種材料。 軸銑削 首先，用 3 軸銑削研究跨度和每齒進(jìn)給量參數(shù)在拋光操作中的重要性。 初次研究之后，進(jìn)給方向的重要性進(jìn)行了分析。研究這個(gè)參數(shù)考慮三個(gè)不同的方向 ：（ a） 0°方向 ; (b) 45°方向 ; (c) 90°方向（“作等值線”）。（圖 2） 正如下面一幅圖表明的， 3 軸銑削操作其中的一個(gè)特征是超前 /滯后角是變化的。這個(gè)角在工具軸和曲面法線之間。 圖 進(jìn)給方向 在 3 軸銑削操作中確定三種不同切割類型：向下切割，水平切割，向上切割是有可能的。圖 3 加工路線上的切割速度是變化的。圖 3 也表明三種切割類型分配在工具邊緣的切割速度是不同的 圖 前角 /后角 (β f) 5 軸銑削 分析 5 軸銑削拋光操作中前角（β f >0） /后角（β f 0）（工具有同樣直徑和跨度） 在 5 軸銑削實(shí)驗(yàn)中，考慮到文獻(xiàn)中建議的值，選擇前 /后角 (β f)值。（球端銑 +15° ; 端面銑 +4°） (圖 6) 4 實(shí)驗(yàn)工作和結(jié)果分析 首先進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)，確定研究的過程參數(shù)最佳值范圍。 初步實(shí)驗(yàn) 銑削 首先，從目錄中選擇跨度和每齒進(jìn)給值。但是，粗糙度結(jié)果不令人滿意，因?yàn)檫@些在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)不能認(rèn)可這個(gè)結(jié)果。 度和每齒進(jìn)給量 后來定義另一個(gè)組實(shí)驗(yàn)（結(jié)果顯示在趨向水平形狀的表格 1 和 2 中，圖 1）使用不同的跨度和每齒進(jìn)給量。 圖 7 和圖 8 代表的加工時(shí)間和粗糙度結(jié)果（分別是每齒進(jìn)給量和跨度）更加清楚地表示：精確到 1糙度，在加工時(shí)間沒有重要損壞； 表 1 平均粗糙度 , 跨度 ( 每齒進(jìn)給量 (mm/ 2 加工時(shí)間 (s) 跨度 每齒進(jìn)給量 (mm/( 625 740 239 675 147 482 305 250 93 390 254 208 96 223 88 325 172 75 280 65 225 134 86 104 87 74 圖 . 7. 跨度 ( 圖 . 8. 每齒進(jìn)給量 (mm/ 不同的和可以導(dǎo)致同樣的粗糙值，但是需要不同的加工時(shí)間。 關(guān)于跨度和每齒進(jìn)給值參數(shù)，有一個(gè)下限，急劇惡化就從那個(gè)加工時(shí)間開始。 過程模型。伴隨著斜面的最后形成過程模型產(chǎn)生了。 粗糙度 (?度 )?齒進(jìn)給量 ) (1) 等式 (1)把粗糙度和跨度和每齒進(jìn)給量聯(lián)系起來。通過多重線性回歸可以獲得等式（對(duì)數(shù)方法展示了最好的結(jié)果） 加工時(shí)間 =[(度 )+(每齒進(jìn)給量 )* (2) 等式 (2) 把加工時(shí)間和每齒進(jìn)給量聯(lián)系起來。這是統(tǒng)一運(yùn)動(dòng)公式的應(yīng)用。 定義了需要的粗糙度后，這種情況下選擇 1糙度，過程中誤差最少的加工時(shí)間是最優(yōu)的。 (等式（ 3）、圖 9) 圖 9 最小加工時(shí)間 表 3 整理水平 粗糙度 , 達(dá)到等級(jí) ≈ 表面粗糙度達(dá)到波蘭標(biāo)準(zhǔn) ≈ 表面粗糙度可接受整理業(yè)務(wù)（意味著手工拋光） ≈ 表面粗糙度但還是可以接受的（較低加工時(shí)間，而 且意味著大型手冊(cè)拋光） 加工時(shí)間 =(度 )+ 10〗 ^({[跨度 ) ]?1*〖 (〗^( (3) 這些都是研究斜面形狀的，但是他們可以開發(fā)用于其他任何形狀。 給方向 分析進(jìn)給方向集中在三個(gè)不同的粗糙度水平（表格 3）。可以在零件的斜面形狀上獲得粗糙度結(jié) 果。 表格 (4)的值表明分析的值的范圍： 粗糙度不受進(jìn)給方向的影響； 在 45° 和 90°的方向上工件尺寸較大。 在 0°方向上加工時(shí)間較少，在 90°方向上加工時(shí)間較長(zhǎng) 表 4 進(jìn)給方向的重要性 進(jìn)給方向 ( ? ) 跨度 (每齒進(jìn)給量 (mm/糙度 Ra(工時(shí)間 (s)存儲(chǔ)區(qū)間(0 744 5 837 0 858 215 5 244 0 259 67 5 85 0 98 最后實(shí)驗(yàn) 銑削 在最初實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，最終實(shí)驗(yàn)計(jì)劃建立。這些是針對(duì)對(duì)四種不同表面類型的實(shí)驗(yàn)：（ a）水平面形狀；（ b）趨向水平形狀；（ c）凸形；（ d）凹形 在所有這些表面上，進(jìn)行四個(gè)不同實(shí)驗(yàn)（球頭磨和立銑刀的 3 軸銑削，球頭磨βf=+15°和立銑刀β f=+4°的 5 軸銑削） 從三個(gè)不同方向上測(cè)量表面粗糙度（ 進(jìn)給方向， 45°相對(duì)方向，垂直于進(jìn)給方向；圖 10） 圖 . （ a）橫向平面形狀（ 跨度 = 米），（ b）斜面形狀（跨度 =米），（ c） *凸形狀（跨度 =米）和（ d） *凹形狀（跨度 =米）（值不代表 3 軸端面銑 ,一旦前 /后角沿著表面發(fā)生變化。實(shí)際測(cè)量表面的粗糙值在平面和斜面測(cè)量值之間）。 和預(yù)想的一樣，在水平面表面，立銑刀的 3 軸銑削給出最好的結(jié)果（更低粗糙度） 球頭磨的銑削操作中的值的范圍， 3 軸或 者 5 軸，最大的粗糙值發(fā)生在垂直于工具運(yùn)動(dòng)的方向上，然而，立銑刀的 5 軸銑削，最大粗糙值發(fā)生在工具運(yùn)動(dòng)的方向上。 在最后的實(shí)驗(yàn)中，除了水平面表面，立銑刀的 5 軸銑削給出了最好的結(jié)果（更低的粗糙度）。 5 總結(jié)和將來的發(fā)展 基于這個(gè)作品和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出 7,000 系列鋁合金，球頭磨（ 10立銑刀（ 12,使用的加工條件： 就哪個(gè)方向，進(jìn)給或者橫向的，最大粗糙度（ 發(fā)生而言，跨度和每齒進(jìn)給量是重要的參數(shù)。 進(jìn)給方向?qū)Ρ砻娲植诙葲]有影響（ 但是對(duì)于加工時(shí)間和 序很重要。 加工表面 5 軸銑削拋 光操作中，有可能獲得更好的表面光潔度（粗糙度）和更少的加工時(shí)間，在趨向進(jìn)給方向上立銑刀取代了傳統(tǒng)球頭磨。 就將來發(fā)展而言，它將是重要的制定一個(gè)理論模型，那就是關(guān)系到被加工復(fù)雜表面的粗糙度和操作參數(shù)；分析切削力和刀具磨損，以便獲得更多全球性的銑削程序的工藝知識(shí)。 雙曲面實(shí)驗(yàn)一證實(shí)起符合 4 軸銑削，也可以包括所有 5 軸技術(shù)變量。研究 5 軸銑削和高速切削之間的結(jié)合，因?yàn)樗枪I(yè)的實(shí)際趨勢(shì)并且這項(xiàng)工作證明了它的利益性。 6 參考文獻(xiàn) [1] 1989） 105