Deform-3D基于动力学实验的缸盖零件切削参数优化(3)

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在制造行业中，数控加工技术明显的缩短了生产过程中的时间。据美国肯纳公司调查:美国制造业正确选择刀具的概率小于50%，所选的切削速度只能达到最佳切削速度的58%，刀具只发挥了38%的功效，切削参数的不合理选择估计造成每年高达一百亿美元的浪费[2]。

在中国，数控机床的切削加工效率一般情况下是国外的1/5左右，形成这种较低效率的主要原因是没有合理优化数控机床的加工切削参数（即切削三要素）。在大多数微型企业、私营企业、中小企业中，数控机床的加工切削参数选择的范围来看，我国部分企业的多数机床技术人员和操作人员通常是根据自己的长期工作经验来选择切削参数，这容易导致许多不确定的情况。一种情况是，技术人员选择的切削参数比较保守，数控加工机床加工的效率没有完全发挥，数控机床资源存在浪费现象，从而难于充分发挥数控加工机床所具有的高效优势:另一种情况是如果选择的切削参数过高或搭配不合理时，往往容易导致切削过程中机床的过载运行，影响数控加工机床的使用寿命，从而导致工件尺寸有偏差、表面质量有误差，严重的时厚还会造成主轴的损坏。这种凭经验选取数控加工切削参数的方式，造成后果就是要么数控机床的加工效率偏低，要么加工出来的产品的废品率较高或者加工出来的成本高，最终影响企业的生产效率与效益[3]。

因此，对数控加工切削参数进行优化是提高生产效率、降低生产成本的重要手段之一。由于数控切削是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之一，数控切削加工参数是数控铣削加工过程的基本控制量，对数控切削加工参数的优化是数控切削加工过程优化的基础，它不仅决定着数控加工技术的水平和效率，而且也决定着产品的制造质量和使用效果。以提高数控切削加工效率，降低加工成本，获得高质量的产品为目的，进行数控切削加工工艺参数方面的研究，对于提高数控加工的效率、降低成本、提高产品的加工质量有着相当重要的意义。本课题源于陕西柴油机重工有限公司科研项目，基于动力学实验获得相关的切削参数，以获得的实验数据为依据，通过对数据的分析处理，最终对数控切削加工的切削参数优化进行研究。

1.2　切削参数优化技术的发展情况

1.2.1　国外研究情况

1.2.2　国内研究情况

1.3　主要研究内容

基于以上背景，本课题在基于动力学实验的基础上进行切削参数优化，针对我国新时期的发展需要，开展柴油机缸盖领域多学科设计优化的研究。同时结合科研项目的需求，选择部分工序作为研究对象。主要研究内容包括下面几个方面：

通过使用DynaCut软件进行模态实验，获取“机床—刀具”系统和“机床—工件”系统的动态性能，从而得到固有频率、阻尼比、模态刚度等模态参数，经过分析处理和模态辨识得到模态文件；

运用OptiCut软件进行中低速建模仿真优化，以切削加工力学仿真为基础，对数控加工过程中的三向铣削力、主轴扭矩、切削功率、刀尖变形等进行仿真预测。以仿真结果为依据，综合考虑其他因素，针对加工效率进行优化。源'自:751-'论~文'网·www.751com.cn

运用DEFORM仿真软件对实验前后的参数进行验证，金属塑性成形仿真软件DEFORM对负倒棱刀具切削过程中的切削力、切削温度以及刀具应力分布与刀具几何参数之间的关系进行了研究，来帮助我们评定工件的加工质量。其中的局部加工硬化，应力集中，高应力梯度，工件模具的接触压力等结果，可以评定成形产品的质量好坏的控制因素。