基于AdvantEdge 3D的7075铝合金加工铣削速度对铣削力的影响的仿真研究

李茂彬 郭佳 周利平

摘 要：通过运用AdvantEdge 3D仿真软件对7075铝合金进行铣削仿真，研究铣削时主轴转速对铣削力的影响。仿真结果显示铣削时主轴转速对铣削力大小的影响较小，但是对铣削力波动的幅度有较大的影响。

关键词：AdvantEdge 3D；7075铝合金；铣削力

引言

铝合金是一类有色金属材料，广泛应用在航空、汽车及化学工业等重要的领域。在对铝合金的高速铣削中，刘东、陈五一等人对7075铝合金进行了试验研究，研究了在高速铣削时铝合金的铣削力随铣削速度变化时的变化趋势[1]。汪振华、袁军堂等人进行了LF21铝合金的试验研究，着重于铣削速度、背吃刀量和每齿进给量对铝合金铣削加工时的铣削力的影响[2]。唐克岩、周立华等人针对7050-T7451航空铝合金材料设计了正交试验研究，分析了铣削力受铣削参数的影响[3]。对7075铝合金进行单因素仿真试验，主要目的在于分析铣削速度对铣削时铣削力的影响，分析得出比较科学化的的铣削参数，为实际加工时提供最优的参数选择的范围。

1 7075铝合金铣削仿真试验设计

1.1 试验材料

仿真试验的材料为7075铝合金，其机械性能见表1。

表1 7075铝合金物理特性

1.2 试验方法及方案设计

试验设计要达到通过仿真软件的仿真，分析铣削加工时主轴转速对铣削力的影响规律的目的，以及通过仿真和分析得到合理的铣削参数。因此，在设计仿真方案时选用单因素实验方法，分析不同的铣削速度对铣削力的影响。

具体设计为：铣削的每齿进给量fz=0.05mm/z，背吃刀量ap=1.5 mm，铣削宽度为ae=3mm，主轴转速n从2500r/min-20000r/min，见表2。

表2 主轴转速对铣削加工的影响仿真设计

2 仿真试验结果与分析

铣削速度对铣削力的影响：Y轴方向上的力随着主轴转速n的增大基本没有变化。X轴与Z轴方向上的力随着主轴转速的增大而略微减小。

从表面看主轴转速对铣削力的影响不是很大，但是通过AdvantEdge 3D软件的仿真结果如图1（a）和图1（b）可以分析：当主轴转速为2500r/min时，三个轴方向上的力如图1（a）所示，可以看出三个轴方向上的力波动的幅度很大；当主轴转速为20000r/min时，三个轴方向上的力如图1（b所示，可以看出三个轴方向上的力波动的幅度很小了。

3 结束语

通过运用AdvantEdge 3D软件对7075铝合金进行铣削仿真研究铣削力随铣削参数改变的变化規律可以得出如下结论：主轴转速 对铣削力的大小影响不大，但是对铣削力的波动幅度影响十分明显。

参考文献

[1]刘东，等.7075铝合金高速加工铣削力的试验研究[J].航空制造技术，2007（6）：83-85.

[2]汪振华，等.高速铣削LF21铝合金铣削参数对铣削力影响规律研究[J].机床与液压，2009，37（10）：1-4.

[3]唐克岩，等.基于正交试验7050-T7451航空铝合金材料铣削力的研究[J].硬质合金，2011，28（3）：172-176.

作者简介：李茂彬（1989-），男，四川宜宾，研究生，研究方向：机械工程。