高性能三维外肋片犁削加工的关键技术研究

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目前，国内外大多数的三维肋片成形机为普通的手动或是半自动的加工设备，需要多人监控并手工辅助才能加工出成形的肋片，其加工肋片的规格单-、生产效率低及产品质量差l 。为了高效地加工三维强化传热管肋片，首先对超高性能三维强化传热管的肋片进行优化设计及精密成形工艺设计，针对犁削三维曲面肋片关键技术，设计装有集束刀具的高速度、高精度的三维加工刀盘，所进行的犁削性能研究也有-定的指导意义。

1 研究内容与方法研究超高性能三维肋片强化传热管犁削加工关键技术及研制三维肋片管数控加工的试验设备的生产技术，具体研究内容包括以下三个方面：1)三维肋片强化管的肋片设计及分析优化；2)犁削成形工艺及工模具的数字化设计与制造 ；3)研究工艺参数对肋片成形的影响规律。

1.1研制装有集束刀具的三维加工刀盘在研究三维强化肋片管的精密数字化加工工艺技术中，机械加工过程利用16把刀具沿圆周同时犁削铜管，将曲柄滑块的-维直线运动驱动刀盘转化为犁刀的二维犁削运动，将犁刀的前刀面设计成螺旋曲面，犁削加工时，肋片就会沿着螺旋曲面成形，肋片成三维曲面形状。如图l所示为在研发的利用犁削方法加工的刀盘示意图。

图1 加工刀盘示意图1.2全自动数字化装备研制采用面向装配设计和拆卸设计方法开发三维肋片管成形实验装备，根据所建立的全自动数字化虚拟实验装备样机和成形犁削刀具三维实体模型，完成物理样机的制造和相关控制系统的开发调试，形成-套完整的肋片管数字化加工装备，并试验加工三维肋片管，调试系统参数。该实验装备除了能够实现基本要求功能外，还应有较高的柔性度，可加工不同种类、规格的肋片管以满足实际生产需求，实现高性能三维肋片管加工机床的自动化和信息化口.4。

1.3关键技术举例由于犁 削加工 属 间接约 束下 的 无 屑切削”，使用用于传热铜管加工的集束犁削专用刀具和专用实验设备，进行初-步的加工试验和三维肋片成形性能测试，犁削加工的三维肋片呈现出顶部雹根部厚的特点，可保证根部有足够的强度，防止肋片脱落 ，实验效果很好。

设计的三维加工集束刀盘已经应用到试验样收精日期：2012-11-09作者简介：孟治国 (1970-)，另，山西代县人，高级工程师，研究方向为电气工程。

第35卷 第3期 2013-03(下) 17 l 訇 似机中，用于加工直径大于 12铜管的三维肋片，如图2所示。

图2 肋片管多刀加工刀盘2 结果分析1)图3是肋高与前角的关系。由图看出，高随着前角的增大而增大。

3.0 6.0 9.0 12.0犁削速度/(m/min)图5 肋高与犁削速度的关系肋 3 结论2)图4是肋高与犁切深度的关系，实验条件：刀具前角20。，刃宽2mm。由图看出，肋高随着犁切深度的增大而增大。当犁切深度大于0。

3)图5是肋高与犁切速度的关系，实验条件：刀具前角20。，刃宽2mm；犁切深度0.22mm。由图看出，犁切速度对肋高的影响不大。

勇篓、萋i篓前角/(。)图3 前角与肋高的关系0.1 0.2 O.3 0.4犁削深度/mm图4 肋高与犁削深度的关系[181 第35卷 第3期 2013-03(下)研制的装有集束刀具的犁削加工刀盘可用于精密加工三维曲面外肋片，通过分析犁削三维曲面肋片形貌及过程，在加工机理方面的研究工作具有新颖性，尤其集束刀具犁削铜管的圆周同时控制生成多个三维肋片的构想和理论模型属关键技术。并实证了影响肋片成形的主要因素为刀具的前角、犁切深度和速度，在-定范围内，随着前角和犁切深度的增加，肋片的高度也增加。