PH13-8Mo插铣铣削力建模与分析

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1、PHl3—8Mo插铣铣削力建模与分析AnalysisandModelingofPlungeMillingForceonPH13-8Mo北京航空航天大学机械学院韩雄刘强【摘要】插铣可降低径向切削力，减小工件变形，降低机床功率消耗，可实现难加工材料高效加工，其应用也越来越广泛。本课题针对沉淀硬化不锈钢PHl3．8Mo的切削特点，搭建了切削力测试试验平台，采用正交方法设计了试验。运用多元线性回归方法对试验结果数据进行了拟合，建立了PHl3．8Mo的插铣铣削力经验模型，对插铣铣削力随切削参数的变化规律进行了分析，并进行了

2、试验验证，为研究沉淀硬化不锈钢的插铣过程提供了依据。关键词：沉淀硬化不锈钢插铣铣削力IABSTRACTlPlungemillingcanreducethera—dialcuttingforce，thedeformationoftheworkpiece，themachinetoolpowerconsumption，andcutdifficult·to-cutmaterialswithgreatefficiency．Theapplicationofplungemillingismoreandmorewidely．In

3、viewofthecharacter-isticofmachinabilityofprecipitationhardeningstainlesssteelPH13—8Mo，anexperimentplatformforcuttingforcetestingisestablished，andtheexperimentisdesignedbytheorthogonalmethods．TheplungemillingforcemodelofPHI3—8Moisbuiltbymultiplelinearregressio

4、nOilthebasisofexperimentdata．Thechanginglawofcuttingforceisstudied．Theresearchsuppliesimportantreferencetotheresearchontheplungemillingofprecipitationhardeningstainlesssteel．Keywords：PrecipitationhardeningstainlesssteelPlungemillingMillingforce自1948年研制出17—7PH

5、钢后，沉淀硬化不锈钢得到了较快的发展。在现代飞机设计中，为提高飞机的作战性能，大量使用耐高温、耐腐蚀、耐磨损和抗冲击的沉淀硬化不锈钢代替传统的高强钢。PHl3—8Mo是一种高强度沉淀硬化不锈钢，以其优越的物理化学性能在航空制造业中逐步得到应用，如空客A340—300机翼梁、Fc—l飞机主要受力框以及机翼主梁材料⋯。该材料热导率低、强度高、硬度高，使得加丁过程中切削力大、切削温度高、刀具磨损严重。传统的铣削方式加工该材料时效率低下，尤其是对于深槽、拐角等部位的加工，由于72航窄制造技术·2010年第5期刀具悬伸量大

6、、铣削力大，极易产生振动，影响零件加工质量。插铣(PlungeMilling)又称z轴铣削，加工过程中刀具沿主轴方向做进给运动，利用底部的切削刃进行钻、铣组合切削，是实现高金属去除率的有效加工方法之一12l。对于难加工材料的曲面加工、切槽加工以及刀具悬伸长度较大的加工，插铣方法的加工效率远远高于常规的端面铣削加工。插铣加工具有以下优点：(1)侧向力小，减小了刀具、零件变形；(2)加工中作用于铣床的径向切削力较低，使主轴刚度不高的机床仍可使用而不影响丁件的加工质量；(3)有效避免了机床一刀具系统的振动现象，适于深槽

7、腔加T，特别是需要大刀具悬伸量的场合；(4)能实现难加工材料的高效率加工，并延长刀具的使用寿命。航空结构件是典型的多槽腔、复杂、弱刚性零件，分布有大量的窄槽、深腔结构。精加工所用刀具长径比通常较大，加T过程中切削系统时常发生颤振而导致产品质量故障。插铣作为一种高效的加工方式，逐渐被应用于航空结构件的高效加工。通常，在使用大直径刀具对工件进行粗加工后，采用插铣刀具进行轴向插铣将转角部位加工到位，以保证精加丁切削余量的均匀性，从而精加T过程可以选择更大的切削用量，与传统的多把刀具靠切加T转角相比，既减少了刀具数量又提

8、高了切削用量，因此效率得到大幅提升，同时加T质量更为稳定。随着插铣的应用日益广泛，国内外学者对插铣铣削力建模进行了一些研究，并取得了一定的进展[3-4]。本课题对PHl3—8Mo的插铣铣削力进行了研究，搭建了切削力分析测试试验平台，设计正交试验，对试验数据进行多元线性回归，得到了材料的插铣铣削力经验模型，进行了试验验证，并对插铣力随切削参数的变化规律进行分析，以指导T程应