工艺与装备
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背吃刀量四水平：ap1=5mm，ap2=10mm，ap3=15mm，ap4=20mm; 每 齿 进 给 量 四 水 平 ：fz1=0 . 05mm ，fz2=0 . 07mm ，fz3=0 . 09mm ， fz4=0 . 1mm ; 侧 吃 刀 量 四 水 平 ：ae1=0 .6mm，ae2=0 .8mm，ae3=1 .0mm， ae4=1 . 2mm 。 建立正交测试表，共 16 组初始 参数 ，对各 组 参数 依 次 进行编号，见表 1。
关键词：铣削加工 切削参数 正交试验分析 AD 分析 参数优化
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引言 铣削是制造技术里加工复杂曲面应用非常广泛的一
种切削加工方法，因此立铣刀结构和切削参数对铣削加 工 的 影 响 在 整 个 切 削 加 工 领 域 受 到 了 最 广 泛 的 重 视 ，同 时针对不同的加工材料和不同的加工特征，选择不同的 切 削 工 艺 参 数 对 加 工 质 量 、加 工 效 率 影 响 很 大 。对 于 刚 度 低的 材 料，在高 速 铣 削 下 很 容 易 发 生 变 形 ，进 而 产 生 较 大 的 加 工 误 差 ，影 响 工 件 的 精 度 要 求 , 因 此 铣 削 的 加 工 精 度 问题一直受到相关研究的重视。国外对相关研究一般采 用有限元分析技术，通过对零件进行仿真受力，产生变 形，再使 用 加工 误 差补 偿 的 方 法 ，得 到 满 足 加 工 精 度 要 求 的 加 工 数 据 。在 国 内 ，则 大 多 是 通 过 实 际 的 铣 削 加 工 分 析 铣削加工的受力和变形问题，这造成了资金和材料的大 量浪费。
首先选择需要优化的铣削加工参数，通过正交试验 分 析 得 到 初 始 加 工 工 艺 参 数 表 ，选 定 刀 具 参 数 ；然 后 利 用 AD 分 析 进 行 模 拟 仿 真 ， 依 据 加 工 工 艺 参 数 表 和 刀 具 参 数 表 对 加 工 参 数 进 行 设 置 ，通 过 铣 削 仿 真 ，得 到 铣 削 过 程 中 工 件 所 受 到 的 三 向 力 的 变 化 数 据 ，并 对 数 据 进 行 筛选综合，分别求出各组对应的三向力的最大平均值； 之后再通过极差分析得到所选加工影响因素的优化参 数 ；最 后 进 行 实 际 加 工 实 验 ，对 比 优 化 参 数 与 其 他 参 数 在铣削加工下工件所受三向力的大小，验证优化结果。 分析流程如图 1。
表 1 正交测试表
工艺参数
测试号
ap (mm)
vc (m/min)
fz (mm/z)
ae (mm)
1
5
60
0.05
0.6
本文计划通过对典型材料零件在不同加工工艺条件 下的切削力进行仿真分析，得出典型零件铣削加工的切 削力状态变化规律，并通过数值分析优化出既具有较小 的切 削变 形 ，又 具 有较 大 加 工 效 率 的 优 化 方 案 ，为 国 内 铣 削加工技术起到促进作用。 1 铣削仿真分析流程
本 文 将 主 要 通 过 研 究 典 型 形 状 的 钛 合 金 Ti6Al4V 材 料工件铣削加工的三向力与加工参数之间的关系，获得 典型工件铣削加工的工艺优化参数，提高典型工件的加 工质量。
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现代制造技术与装备
2017 第 5 期 总第 246 期
铣削加工仿真及工艺参数优化
盘家俊 罗樟圳 文 章 尹婷婷 王 兵
（西 南交 通 大 学，成 都 611756）
摘 要：针对现代铣削加工对铣削工件质量的 更高 要 求，该研 究 通 过 AD 分析 、极 差 分析 和 实 际 加 工验 证， 优化了铣削加工工艺参数。该研究设计了正交试验方案，确定影响铣削加工的因素的初始参数，利用 AdvantEdge（AD）软件依据相关参数进行铣削加工仿真，对仿真结果进行极 差分析后得出优化参数。最后该研究 进行实际加工，将 实际加工所得的数据与仿真结果相比较，验证仿真所得数据，优化出 既具有较小的切削变 形， 又具有较大加工效率的切削工艺参数。为铣削加工工艺优化提出改进意见。
切削速度及刀柄直径：vmin=60 m/min vmax=80mm D=12 mm; 背吃刀量：ap=0.5D=6mm 周长：C=πD=37.86mm; 根据 n=v/C 计算：nmin=1584.78r/min nmax=2113.05r/min; 所以 n 的范围：1584.78~2113.05r/min。 查 阅文 献 [1]可 知，在生 产 实 践中 ，试 制 新 产 品 、改 革 工 艺 、寻 求 好的 生 产条 件 等 ，都 需 要 通 过 试 验 来 求 解 。 在 多 因 素 、多 水平 试 验 中 ，如 果 对 每 个 因 素 的 每 个 水 平 都 互 相 搭 配 进行 全 面 的 试验 ，需 要 做 的 试 验 次 数 就 会 很 多，相 应 花 费 的时 间 ，消 耗的 人 力 、物 力 也 会 很 多。 因 此 人 们 总 希 望 在 不影 响 实验 结 果 的 基 础 上 ，尽 可 能 减 少 试 验 的 次 数 。 要 达 到这 个 目的 ，就 必 须 事 先 对 试 验 做 合 理 的 安 排，也 就 是要进行正交试验设计。 我们通过分别考察每个因素对铣削参数的影响以及 实际铣削加工中对以下四种因素的参数设定范围，然后 进 行 分 析 比 较 ，确 定 出 以 下 四 种 因 素 四 个 水 平 ： 转 速 四 水 平：vc1=60m/min，vc2=70m/min ，vc3=75m/min ， vc4=80m/min ;
图 1 分析流程
2 铣削仿真分析步骤 2.1 advantage 切削仿真
（1）实 验 设 计 。 影 响 铣 削 加 工 的 参 数 有 很 多 种 ，其 中 切 削 速度 、背 吃 刀量 、侧 吃 刀 量 和 进 给 量 对 铣 削 加 工 工 件 质 量 有 很 大 影 响 ，因 此 选 择 这 四 种 因 素 进 行 优 化 。通 过 查 阅多份相关资料得出如下基本参数设定：