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发表于 2009-8-27 14:51:55
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来自： 中国山东
3 分析讨论- W7 l( i: }4 ?) |7 |) L
由图5(a)可见，较大的负前角使波纹度增大。一般而言，负前角增大使得切削力增大，而增大的切削力。尤其是径向力，容易造成振动，从而产生波纹。减小负前角，切削力随之减小。但对于无后角的刀片，此时后角也同时减小。后角过小时会加剧后刀面与加工表面回弹层之间的摩擦，反而使切削力增大。因此只有选用适当的前角才能产生较低的波纹。进给量越大，波纹度越大。 ( Z- z H. _: j
切削速度和刃倾角对波纹度的影响见图5(b)。滚切速度、切削速度和刃倾角之间的关系可由下式表示(参见图1) vt=vsine (1) ; E- F8 _- n, s8 _ r, `
$ N% L4 L3 w' n- K g/ F% [所以提高切削速度或增大刃倾角都会使滚切速度增大。滚切速度的增大使得离心力增大，降低了切削过程的平稳性，波纹度随之变差。但由图5(b)可见，同时减小切削速度和刃倾角同样不能改善表面质量。理论上讲，无论v和e多么小都会驱动刀片转动(见式1)，但实际情况并非如此，由于轴承中存在摩擦，所以当切削速度和刃倾角都比较小时，刀片很难产生连续的滚切运动。所以只有选用适当的切削速度和刃倾角，才能使刀片均匀转动，从而产生均匀的加工表面。 $ R# P: h4 [5 S N
由于切削参数对波纹度的影响趋势比较复杂，研究中采用了数学优化来寻找最佳切削条件。优化中使用的数学模型即为回归分析所得的经验公式。根据优化计算，对于使用滚动轴承和Ø12.7刀片的SPRT，当d=-12°， e= -13°， v=256m/min， f=0.14 mm/r时得到的波纹度最小。
" I* y7 f; Y2 q, O1 z! Q) Q% d0 K实验中还发现，在同样的切削条件下，当将刀轴固定使刀片停止转动后，就可以大大减小甚至完全消除振动，从而使波纹度降低至2～3µm。这进一步证明，振动和波纹都与刀片的转动有关。由于刀轴的偏心和轴承间隙，会使得切削深度变化，造成切削力波动，从而产生了振动。根据星铁太郎的论述，当振动是由外部的周期位移干扰所激发，并以自激振动的形式持续进行时，这种振动中含有强迫振动和自激振动，称为混合型颤振。一般情况下，振动所产生的加工波纹往往形成左旋、右旋或直纹的形式。但SPRT所产生的波纹有时呈随机分布。此时切削过程相对平稳，在刀具和工件上感觉不到明显的振动。这似乎表明，仅仅有周期位移干扰并不足以造成振动，如果其它一些参数，例如受力大小、干扰频率、系统刚性、阻尼特性、固有频率等不满足一定条件，振动便不会持续下去。此时的加工波纹仅仅是由于刀具的转动偏心引起。根据实验记录，此时波纹度较低，能达到3µm。
5 N( O1 e$ m# y9 b本文中使用的滚切刀杆在结构和精度上尚不十分理想，若经过进一步完善，有可能获得更好的加工质量。为便于今后改进刀具的设计，针对刀片直径、刃倾角方向、轴承结构等因素对表面波纹度的影响进行了研究。在大量观测数据的基础上，用直方图图6表达了实验结果。图中横轴表示波纹度值，纵轴表示观测频数。
+ j5 F8 e: t+ W由图6可见，刀片直径越小，所产生的波纹度越低。这是由于随着刀片直径的增大，平均主偏角减小，这将改变切削力的大小和方向，使得径向力(Fy)增大。这一分析在测力实验中得到证实，装有Ø3mm刀片的刀具所产生的切削力是装Ø12.7mm刀片的刀具的3倍。影响波纹度的另一个主要因素是轴承结构。滑动轴承刀具加工出的表面质量高于滚动轴承刀具。原因可能是滑动轴承的阻尼特性优于滚动轴承；同时滑动轴承结构较简单，产生误差的因素较少。从图6中还可看到，对于具有滑动轴承的刀具来说，轴承间隙越小，加工质量越好。
3 g$ Q$ F3 e6 T因此可以认为，装有小直径刀片、小间隙滑动轴承的SPRT，更容易产生较好的加工质量。
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所研制的CBN-SPRT采用了弹性卡头周边装卡的方式。为避免刀具工件干涉并驱动刀片转动，采用了可调的前角和刃倾角。 5 H* {; ^! H! P7 o
表面波纹度主要由刀具的转动偏心和振动造成，振动由强迫振动和自激振动组成。 0 j2 j2 l' o. W2 t3 n6 N
过大或过小的前角都会加剧振动、加大波纹度。滚切转速过高过低也会使切削过程稳定性降低，加大波纹。对于装有滚动轴承和Ø12.7刀片的SPRT，当d=-12°，e=-13°， v=256m/min， f=0.14mm/r时得到的波纹度最小。 2 K$ g" J3 F, C2 t- P8 m
装有小直径刀片、小间隙滑动轴承的SPRT，更容易产生较好的加工质量。 |
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发表于 2009-8-27 14:48:20