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【摘要】本文介绍了超高强度钢的性能，并采用铣削实验对高速铣削加工32Cr3NiMoVA的铣削力进行了研究，为生产实践提供理论依据。
【关键词】超高强度钢 高速铣削 铣削力
前言
超高强度钢因其具有良好的机械性能，广泛应用于航空航天、汽车和模具等领域。但其高的强度，良好的塑韧性、优异的疲劳性能和断裂韧性使得超高强度钢成为一种难加工材料。切削加工时，切削力大、切削温度高、刀具磨损大[1]。本文采用金属陶瓷刀具高速铣削[2]加工32Cr3NiMoVA，研究了切削速度和进给量对铣削力[3]的影响。
实验方案
工件材料：120×30×50mm的块状32Cr3NiMoVA；刀具：直径为Φ100mm铣刀刀盘装1个金属陶瓷刀片。试验采用单因素试验法来实现。三个因素分别为：切削速度、每齿进给量、铣削深度，切削速度的水平值分别为：450m/min、600m/min、750m/min、900m/min；每齿进给量的水平值分别为：0.05mm/z、0.08mm/z、0.12mm/z、0.15mm/z，铣削深度为0.5mm。铣削方式：干式铣削，对称铣削。实验在加工中上完成，采用kistler 9253B23三向压电式测力仪采集铣削力数据。
实验结果
铣削力的取值为铣削过程中的最大值，试验结果如表1所示。
实验结果分析
为了便于观察切削用量对铣削力的影响趋势，根据实验数据采用origin 6.0分别绘制出了每齿进给量为0.08mm/z时，铣削速度对铣削力的影响趋势图，如图1和铣削速度为600m/min时，每齿进给量对铣削力的影响趋势图，如图2。
从图1中可以看出：在每齿进给量和切深不变的情况下，随着切削速度的增大，铣削力分力Fx、Fy和Fz都呈下降趋势，这是是因为在高速切削加工中：随着切削速度的增大，切削温度也会随之增大，加上超高强度钢导热系数低，切削热不容易散发出去，从而对金属切削区域具有软化作用，工件与刀具之间的摩擦系数降低，变形系数减小，使得铣削力下降，另外，当速度提高时，剪切角有增大的趋势，铣削力也会减小。因此，在实际生产中，从减少铣削力和在刀具寿命的允许条件下，我们应该选择较高的切削速度。从图2中可以看出：在相同的切削速度和切深下，随着每齿进给量的增大，铣削力也随之增大，这是因为随着每齿进给量的增大，刀具每转去除材料率变大，克服工件变形阻力增大，摩擦力增大，从而各个铣削力分力都随之增大。
结论
本文通过铣削试验研究了铣削速度和进给量对铣削力的影响规律，研究表面，在试验方案所选的速度范围里，铣削力随着铣削速度的增大而减小、随着进给量的增大而增大，因此在选择切削用量时应该综合考虑加工效率与加工质量，选取合理的参数。本文所采集的实验数据可以为超高强度钢高速铣削加工工艺制订提供理论依据。
参考文献：
[1]黄文彬.超高强度钢30Cr3SiNiMoVA高速铣削工艺优化研究[D].上海：上海交通大学，2012.
[2]刘维民，艾兴，赵军，王宝林.Al2O3基陶瓷刀具车削300M超高强度钢的刀具寿命研究[J].制造技术与机床， 2012，（06）：53-55.
[3]闫雪等.300M超高强度钢高速铣削切削力建模研究[J].机械强度，2008，30（5）：860-863.
【关键词】超高强度钢 高速铣削 铣削力
前言
超高强度钢因其具有良好的机械性能，广泛应用于航空航天、汽车和模具等领域。但其高的强度，良好的塑韧性、优异的疲劳性能和断裂韧性使得超高强度钢成为一种难加工材料。切削加工时，切削力大、切削温度高、刀具磨损大[1]。本文采用金属陶瓷刀具高速铣削[2]加工32Cr3NiMoVA，研究了切削速度和进给量对铣削力[3]的影响。
实验方案
工件材料：120×30×50mm的块状32Cr3NiMoVA；刀具：直径为Φ100mm铣刀刀盘装1个金属陶瓷刀片。试验采用单因素试验法来实现。三个因素分别为：切削速度、每齿进给量、铣削深度，切削速度的水平值分别为：450m/min、600m/min、750m/min、900m/min；每齿进给量的水平值分别为：0.05mm/z、0.08mm/z、0.12mm/z、0.15mm/z，铣削深度为0.5mm。铣削方式：干式铣削，对称铣削。实验在加工中上完成，采用kistler 9253B23三向压电式测力仪采集铣削力数据。
实验结果
铣削力的取值为铣削过程中的最大值，试验结果如表1所示。
实验结果分析
为了便于观察切削用量对铣削力的影响趋势，根据实验数据采用origin 6.0分别绘制出了每齿进给量为0.08mm/z时，铣削速度对铣削力的影响趋势图，如图1和铣削速度为600m/min时，每齿进给量对铣削力的影响趋势图，如图2。
从图1中可以看出：在每齿进给量和切深不变的情况下，随着切削速度的增大，铣削力分力Fx、Fy和Fz都呈下降趋势，这是是因为在高速切削加工中：随着切削速度的增大，切削温度也会随之增大，加上超高强度钢导热系数低，切削热不容易散发出去，从而对金属切削区域具有软化作用，工件与刀具之间的摩擦系数降低，变形系数减小，使得铣削力下降，另外，当速度提高时，剪切角有增大的趋势，铣削力也会减小。因此，在实际生产中，从减少铣削力和在刀具寿命的允许条件下，我们应该选择较高的切削速度。从图2中可以看出：在相同的切削速度和切深下，随着每齿进给量的增大，铣削力也随之增大，这是因为随着每齿进给量的增大，刀具每转去除材料率变大，克服工件变形阻力增大，摩擦力增大，从而各个铣削力分力都随之增大。
结论
本文通过铣削试验研究了铣削速度和进给量对铣削力的影响规律，研究表面，在试验方案所选的速度范围里，铣削力随着铣削速度的增大而减小、随着进给量的增大而增大，因此在选择切削用量时应该综合考虑加工效率与加工质量，选取合理的参数。本文所采集的实验数据可以为超高强度钢高速铣削加工工艺制订提供理论依据。
参考文献：
[1]黄文彬.超高强度钢30Cr3SiNiMoVA高速铣削工艺优化研究[D].上海：上海交通大学，2012.
[2]刘维民，艾兴，赵军，王宝林.Al2O3基陶瓷刀具车削300M超高强度钢的刀具寿命研究[J].制造技术与机床， 2012，（06）：53-55.
[3]闫雪等.300M超高强度钢高速铣削切削力建模研究[J].机械强度，2008，30（5）：860-863.