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數(shù)控機床刀具選擇指南
發(fā)布時間:2019-09-14數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點,一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上,囙此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。
根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為:
①整體式;
②鑲嵌式,採用焊接或機夾式聯(lián)接,機夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種;③特殊型式,如複合式刀具、減震式刀具等。
根據(jù)製造刀具所用的資料可分為:
①高速鋼刀具;
②硬質(zhì)合金刀具;
③金剛石刀具;
④其他資料刀具,如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。
從切削工藝上可分為:
①車削刀具,分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切割刀具等多種;
②鑽削刀具,包括鑽頭、鉸刀、絲錐等;
③鏜削刀具;
④銑削刀具等。
為了適應(yīng)數(shù)控機床對刀具耐用、穩(wěn)定、易調(diào)、可換等的要求,近幾年機夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應(yīng)用,在數(shù)量上達(dá)到整個數(shù)控刀具的30~40,金屬切除量占總數(shù)的80~90.
數(shù)控刀具與普通機床上所用的刀具相比,有許多不同的要求,主要有以下特點:
①剛性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及熱變形??;
②互換性好,便于快速換刀;
③壽命高,切削效能穩(wěn)定、可靠;
④刀具的尺寸便于調(diào)整,以減少換刀調(diào)整時間;
⑤刀具應(yīng)能可靠地斷屑或卷屑,以利于切屑的排除;
⑥系列化、標(biāo)準(zhǔn)化,以利于程式設(shè)計和刀具管理。
刀具的選擇是在數(shù)控程式設(shè)計的人機交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機床的加工能力、工件資料的效能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。
刀具選擇總的原則是:安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下,儘量選擇較短的刀柄,以提高刀具加工的剛性。選取刀具時,要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中,平面零件周邊輪廓的加工,常採用立銑刀;銑削平面時,應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀;加工凸臺、凹槽時,選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔時,可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀;對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工,常採用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。
在進(jìn)行自由曲面(模具)加工時,由于球頭刀具的端部切削速度為零,囙此,為保證加工精度,切削行距一般採用頂端密距,故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀,囙此,只要在保證不過切的前提下,無論是曲面的粗加工還是精加工,都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。
另外,刀具的耐用度和精度與刀具價格關(guān)係極大,必須引起注意的是,在大多數(shù)情況下,選擇好的刀具雖然新增了刀具成本,但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高,則可以使整個加工成本大大降低。
在加工中心上,各種刀具分別裝在刀庫上,按程式規(guī)定隨時進(jìn)行選刀和換刀動作。囙此必須採用標(biāo)準(zhǔn)刀柄,以便使鑽、鏜、擴(kuò)、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具迅速、準(zhǔn)確地裝到機床主軸或刀庫上去。程式設(shè)計人員應(yīng)瞭解機床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍,以便在程式設(shè)計時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心採用TSG工具系統(tǒng),其刀柄有直柄(3種規(guī)格)和錐柄(4種規(guī)格)2種,共包括16種不同用途的刀柄。
在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床的加工過程中,由于刀具的刃磨、量測和更換多為人工手動進(jìn)行,佔用輔助時間較長,囙此,必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則:①儘量減少刀具數(shù)量;②一把刀具裝夾后,應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工步驟;③粗精加工的刀具應(yīng)分開使用,即使是相同尺寸規(guī)格的刀具;④先銑后鑽;⑤先進(jìn)行曲面精加工,后進(jìn)行二維輪廓精加工;⑥在可能的情況下,應(yīng)盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能,以提高生產(chǎn)效率等。
合理選擇切削用量的原則是:粗加工時,一般以提高生產(chǎn)率為主,但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本;半精加工和精加工時,應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下,兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床說明書、切削用量手冊,并結(jié)合經(jīng)驗而定。
具體要考慮以下幾個因素:
①切削深度t.在機床、工件和刀具剛度允許的情況下,t就等于加工馀量,這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度,一般應(yīng)留一定的馀量進(jìn)行精加工。數(shù)控機床的精加工馀量可略小于普通機床。
②切削寬度L.一般L與刀具直徑d成正比,與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床的加工過程
③切削速度v.提高v也是提高生產(chǎn)率的一個措施,但v與刀具耐用度的關(guān)係比較密切。隨著v的增大,刀具耐用度急劇下降,故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外,切削速度與加工資料也有很大關(guān)係,例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時,v可採用8m/min左右;而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時,v可選200m/min以上。
④主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來選定。計算公式為:v=nd/1000.數(shù)控機床的控制臺上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)(倍率)開關(guān),可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。
⑤進(jìn)給速度vF.vF應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件資料來選擇。vF的新增也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時,vF可選擇得大些。在加工過程中,vF也可通過機床控制臺上的修調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整,但是*進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。