大型铝合金薄壁回转体零件切削力分析研究.pdf

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1、第34卷第4期够倾县蕾备Vo1．34No．42016年4月MACHINERY＆ELECTRONICSApr．2016大型铝合金薄壁回转体零件切削力分析研究周润锋(核工业理化工程研究院，天津300180)摘要：根据大型薄壁回转体零件切削力测试试验要求，研制了外圆专用压电式测力仪和内孔专用压电式测力仪。通过单因素试验分析，得出切削力的变化规律曲线，并采用有限元分析方法对切削力和工件变形影响进行了分析研究。最终得出在切削过程中主切削力F：数值最大且对工件的加工精度影响最大。关键词：铝合金薄壁回转体零件；切削力；压电式测力仪；有限元中图分类号：TH162文献标识码：A文章编号

2、：1001—2257(2016)04—0008—05StudyonCuttingForceoftheLargeAluminumAlloyThin—wallRevolvingBodyPartsZHOURunfeng(ResearchInstituteofPhysicalandChemicalEngineeringofNuclearIndustry，Tianjin300180，China)Abstract：Firstofall，accordingtothelargethin—walledrevolvingbody?partscuttingforcetestre—quire

3、ments，thespecialcylindricalandinnerborepiezoelectricdynamometerisdeveloped．Throughsinglefactorexperimentanalysis，thechangeruleofcuttingforcecurveareobtained．Andthecuttingforceanddeformationofworkpiecewasanalyzedusingthefiniteelementanalysismethod．Finallyitisconcludedthatintheprocessofcu

4、ttingthemaincuttingforceFislargestandbiggestinfluencethemachiningpreci—sionoftheworkpiece．Keywords：thin—walledrevolvingbodyparts；cuttingforce；piezoelectricdynamometer；finiteelement近时，会产生不利于加工的共振现象，在被加工表O引言面留下振动痕迹，影响工件的表面粗糙度和尺寸铝合金薄壁回转体零件作为比较典型的弱刚精度。性零件，对切削力的变化极其敏感，因而切削加工上述问题导致铝合金薄壁件对加工过程

5、中的比较困难，具体表现在以下几个方面[1]：工件硬度多种因素十分敏感，其结果是造成加工精度不易保较低，铝合金的硬度最高约HB(110～120)，较低的证，生产效率降低等问题。硬度导致采用此种材料的工件在加工过程中抗塑1专用三向车削压电式测力仪的研制性变形的能力很差，易产生“挤屑”现象，划伤表面，降低工件表面质量，同时也会影响加工件尺寸精1．1设计原则度；易产生振动，在交变切削力(特别是径向切削测量切削力是采用压电式测力仪，为了不改变力‘)的作用下薄壁筒类零件容易产生受迫振动和自机床的原有构造部件，减小对机床整体特性的影激振动，当振动频率与薄壁筒类零件的固有频率接响，需

6、要专门设计一种结构类似于加工刀具的测力收稿日期：2015—12—18作者简介：周润锋(1976一)，男，河北怀来人，高级工程师，研究方向为薄壁异形件的加工工艺。·zzzPsgiolePfrp8·周润锋：大型铝合金薄壁回转体零件切削力分析研究设计与研究仪。压电式测力仪的设计具体要求为：高的静刚削的工艺方法。度、高的灵敏度、良好的线性、重复性和小滞后、小500一的向间横向干扰、简捷的结构。1．2测力仪设计根据测力仪的基本设计要求，并结合实际加工／／／、．用车床的具体尺寸，设计测力仪的结构如图1所示。J●甘n∞一一龟唔图2大型薄壁回转体零件的结构及加工2．2试验装置图1测力

7、仪结构测力仪由机械结构及传感器元件等组成。机实验是在DLTT一125大型薄壁回转体零件精械结构是由刀杆及可换刀头等构成。刀杆用来固密数控车床上进行的，测力实验使用的是由YDC—定整个测力仪，可换刀头部分是用来安装刀片的。Ill08S型压电式车削测力仪、YE5850A型电荷放大传感器晶组则安装在环形结构中。器、4通道动态数据采集器及计算机组成的动态车在结构设计时，为了防止测力仪所受到的弯矩削力数据采集系统。共进行2组实验，分别对该零过大，对传感器产生不良影响，因此放置传感器的件采用硬质合金刀具进行半精加工及金刚石刀具截面应尽量靠近刀尖部分。本试验设计的