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Fc——主切削力;
Fa——轴向抗力( 与刀具螺旋角有关) ;
FH——铣削进给水平抗力( 和Fv的合力使刀杆产生弯曲) ; Fv——铣削进给垂直分力( 使工件抬起或是压紧, 容易引起振
动) 。
由于铣削过程的铣削面积是不断变化的, 故测量或计算出的铣削力是最大值或平均值。本次设计中均采用最大值进行计算。
⑵ 主切削力和其它切削力的关系:
由文献[3]表( 7.1-16) 查得, 主切削力Fc和其它切削力的比值关系如下表:
表1-3 削力和其它切削力的比值
比值 Fa/Fc FH/Fc Fv/Fc
顺铣 0.35~0.4 1.0~1.2 0.2~0.3 逆铣 0.35~0.4 0.8~0.9 0.75~0.8 最大比值 Max{Fa/Fc}=0.4 Max{FH/Fc}=1.2 Max{Fv/Fc}=0.8 b) 铣削力的计算
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⑴ 分析
本机床采用的刀具为钻铣专用刀具, 其材料为高速钢。由于PCB加工当前还没有专门的行业标准, 特别在电路板的铣削成型加工方面基本上是没有一个合理的标准, 因此我先在文献[3]表( 7.1-27) 中查得相关的公式( 如1.6) 。再用MATLAB工程软件对其相关系数进行拟合, 并依此作出计算结果, 将此结果与同类产品进行比较, 结果是比较一致的。
0.860.72?0.86Fc?CFKFaeafdtapZ……………………………(1.6)
其中: Fc——主切削力( N) ;
CF——与加工材料有关的铣削力系数, 由于当前还
没有一个标准, 故用MATLAB工程软件经过立方插值来拟合CF曲线来求其值;
KF——与刀具尺寸有关的修正系数, 由文献[3]7.1-29中
查得, Max[KF]=1.15;
ae——铣削接触弧深( mm) , 由文献[7]查得:
ae≈d0/4=0.6mm;
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af——每齿进给量(mm/齿), 由文献[7]查得:
af=0.105mm/齿;
dt——铣刀直径(mm), 由机床设计最大加工能力知, dt应不
小于所加工工件厚度的1/2, 工件厚度为1.6×3=4.8mm, 故dt=1.6×3/2=2.4mm; ap——铣削深度( mm) ,根据相关经验, 一般都是一次加工完成, 即ap=3×1.6=4.8mm;
Z ——铣刀齿数, 一般Z≤6。 ⑵ CF参数的拟合
由于CF值与材料的硬度有一定的关系, 由文献[8]中查得印刷电路板的材料一般为玻纤, 填充材料的硬度大约是14.5, 密度约为1.9g/mm3。又根据文献[3]表(7.1-28), 可查得各种材料的
CF值, 如下表:
表1-4 不同材料的CF值
材料 碳钢 灰铸铁 青铜 镁铝合金 玻纤 18
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硬度 CF值 211 68 170 30 140 22.5 95 20 14.5 ? 利用立方插值法MATLAB工程软件上拟合CF曲线( 如图1-4) 。
由上图可知: 印刷 电路板的铣削CF参数值约为
4.18。
⑶ 计算数据及铣削力计算结果如表1-5所示:
图1-4 不同材料强度( 硬度) 的铣削力拟合曲线
表1-5 铣削力的计算
CF KF ae af dt ap Z 19
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参 铣 削力 Fc FV Fa 4.18 1.15 0.6 数0.105 2.4 4.8 6 82.9N Max(FV)=0.8Fc=66.4N Max(Fa)=0.4Fc=33.2N Max(FH)=1.2Fc=99.5N
FH 由此可见, 本机床工作时的钻削力和铣削力都很小, 特别是钻削力, 只有2N, 与普通金属切削机床有很大差别, 设计过程中应与当前同类产品比较进行, 以提高性能。因而在以后的设计过程中要充分考虑到这些因素! §1.2 整机的系统设计 1.2.1 整机系统的组成分析
一台完整的数控机床一般应包括以下几个部分: ⑴ 主机系统
主机系统是数控机床的主体, 包括床身、 立柱、 进给机构等机械部件。 ⑵ NC装置
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