低振动钛合金铣削工艺参数优选方法

标题：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。

申请号：CN201910269528.1

申请日：2019/4/3

申请人：西安飞机工业(集团)有限责任公司

首项权利要求：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Rmin和槽腔最小尺寸Lmin，使用下式计算允许使用的刀具的最大直径Dmax：
Dmax＝min{5Rmin, 0.3Lmin}；
(2)选择现有刀具中直径D与Dmax最接近但小于Dmax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Vc, min和最大切削速度Vc, max，计算直径D的刀具使用的最小主轴转速nmin和最大主轴转速nmax，计算公式如下：
nmin＝1000Vc, min/(πD)，nmax＝1000Vc, max/(πD)；
(4)使用下式计算径向切深Ae：
Ae＝min{0.8D, [1-cos(πTc, max(nmin+nmax)/60)]D/2}其中，Tc , 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nmin和最大主轴转速nmax之间选择稳定性叶瓣图中极限切削深度的最小值记为Ap, sta；
(6)使用下式计算轴向切深Ap：
Ap＝min{0.8Ap, sta, 0.8Ap, rec}其中，Ap, 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fx , i(i＝1, 2, …, Nx)和Y方向的低阶固有频率fy, j(j＝1, 2, …, Ny)，其中，Nx是X方向的低阶固有频率数目，Ny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fmin、最大主轴旋转频率fmax：
fmin＝nmin/60，fmax＝nmax/60；
(9)在fmin及fmax形成的区间内，选取一个主轴旋转频率f，使得f、ft＝fNf、ft2＝2fNf、ft3＝3fNf同时满足如下条件：
|f-fx, i|/f≥0.2且|f-fy, j|/f≥0.2且|ft-fx, i|/f≥0.5且|ft-fy, j|/f≥0.5且|ft2-fx, i|/f≥1且|ft2-fy, j|/f≥1且|ft3-fx, i|/f≥1且|ft3-fy, j|/f≥1，其中，Nf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Fz, max计算最大进给率：
Fmax＝Fz, maxNfn；
(12)使用第(4)步计算得到的Ae，第(6)步计算得到的Ap，第(10)步计算得到的n，及第(11)步计算得到的Fmax，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Fa＝120％Fmax；
(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Fa＝30％Fmax，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Fa减去10％Fmax，进行第(14)步；
(16)最终使用的进给率F＝Fa。

专利类型：发明申请