机床切削性能测试

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1、工具機切削性能測試財團法人精密機械研究發展中心徐光漢2008.04內容一.前言二.測試方法三.切削顫振四.測試工件五.討論精密機械研發中心22006/12/01一、前言切削效率時間品質最大移除Cycle尺寸表面率(MRR)Time精度品質精密機械研發中心32006/12/01評價項目切削性能機械特性伺服特性切削應用技術高切切靜主主速加削削循軸迴刀、軸路高減具路條夾跡模迴動精態熱轉增精速規徑(件(治剛度變精度參具性位益機數格工顫度件)振)能精密機械研發中心42006/12/01影響切削性能因素•機台方面•結構剛性、功率、轉速、進

2、給速率...•刀具方面•材質、硬度、直徑、長度、刀刃數...•工件方面•材質、硬度、幾何形狀...•周邊•工件夾持、刀具夾持、加工程式、冷卻...精密機械研發中心52006/12/01材料移除率計算方法條件b=軸向切削深度a=徑向切削深度f=進給率=n×m×cn=主軸轉速m=刀刃數c=切屑厚度chipload精密機械研發中心62006/12/01材料移除率的限制ü馬力限制一般以主軸馬達負載表達到130%為上限。ü振動限制發生顫振或振動值太大(振動值在0.4G以上)。ü工件夾持限制切削過程中夾具無法完全固定工件。ü刀具限制切刃斷

3、裂或超過刀具可切深。ü噪音太大限制噪音值超過安全法規(85dBA)或客戶需求值(80dBA)。ü加工表面粗度不佳加工表面粗度超過規範或客戶需求。精密機械研發中心72006/12/01ISO檢驗標準ISO/CD230-1Ed.3Testcodeformachinetools--Part1:Geometricaccuracyofmachinesoperatingunderno-loadorquasi-staticconditionsISO230-2:2006Ed.3Testcodeformachinetools--Part2:De

4、terminationofaccuracyandrepeatabilityofpositioningnumericallycontrolledaxesISO/DIS230-3Ed.2Testcodeformachinetools--Part3:DeterminationofthermaleffectsISO230-4:2005Ed.2Testcodeformachinetools--Part4:CirculartestsfornumericallycontrolledmachinetoolsISO230-5:2000Ed.1T

5、estcodeformachinetools--Part5:DeterminationofthenoiseemissionISO230-6:2002Ed.1Testcodeformachinetools--Part6:Determinationofpositioningaccuracyonbodyandfacediagonals(Diagonaldisplacementtests)ISO/FDIS230-7.2Ed.1Testcodeformachinetools--Part7:Geometricaccuracyofaxeso

6、frotationISO/CDTR230-8Ed.1Testcodeformachinetools--Part8:Determinationofvibrationlevels精密機械研發中心82006/12/01二、測試方法找出「機台-刀具-工件」系統之最佳切削條件1.主軸轉速穩定切削2.進給速度振動量小3.切削深度刀具壽命長4.切削寬度材料移除率大5.加工路徑…….6…………精密機械研發中心92006/12/01實切測試“TrialandError”刀具與工件架設完成後，設定轉速、切削深度、進給，直接進行實際切削，並量測切削

7、過程產生的訊號，例如切削力、振動、聲音等以進行相關的分析與評估。ExciterTest“Predictive”在刀具架設完成之後，提供一已知的輸入力量（衝擊槌、激振器…）來激勵刀具，並以感測器（位移計、加速規…）量測輸出訊號，以進行相關的模態參數（頻率、剛性、阻尼）分析與評估精密機械研發中心102006/12/01切削動力計•三向式力感測器•量取切削時工件所承受之x,y,z三方向作用力與波型。•可建立標準操作程序，作為日後刀具判別訊號。精密機械研發中心112006/12/01單刃切削力量測值精密機械研發中心122006/12/

8、013D表面粗度量測儀精密機械研發中心132006/12/01表面粗度紋路頻譜分析轉速頻刃頻18.33Hz精密機械研發中心142006/12/01三、切削顫振(Chatter)l顫振是一種切削時，發生於工件、刀具間的自激振動行為，藉由量測可以評價機台切削能力極限。l顫振時，切