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目前工具制造商正在制造直徑為0.25英寸的此類(lèi)鉆頭。帶有0.5μm調(diào)整機(jī)構(gòu)的高速精密微調(diào)鏜刀系統(tǒng)也已進(jìn)入市場(chǎng)。對(duì)于高的金屬去除率的鈦金屬類(lèi)加工,新開(kāi)發(fā)的重切削立銑刀可安裝多達(dá)72個(gè)可轉(zhuǎn)位刀片。這種數(shù)控刀具在設(shè)計(jì)上通過(guò)各個(gè)刀片的搭接提供各種變化多樣的刀具螺旋角和軸向刃傾度。這種變化擾亂了切削加工時(shí)的共振,從而可以無(wú)共振地進(jìn)行深度的銑削加工。
二、數(shù)控刀具的的分類(lèi)
(1)根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為:整體式;鑲嵌式:采用焊接或機(jī)夾式連接,機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種;特殊型式:如復(fù)合式刀具,減震式刀具等。
(2)根據(jù)制造刀具所用的材料可分為:高速鋼刀具;硬質(zhì)合金刀具;金剛石刀具;其他材料刀具,如立方氮化氮化硼刀具,陶瓷刀具等。
(3)從切削工藝上可分為:車(chē)削刀具,分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切斷、切槽刀具等多種;鉆削刀具,包括鉆頭、鉸刀、絲錐等;鏜削刀具;銑削刀具等。
三、數(shù)控刀具的特點(diǎn)
數(shù)控刀具與普通機(jī)床上用的刀具實(shí)際沒(méi)有多大區(qū)別,它們需具有以下特點(diǎn):
(1)刀具的切削性能必須穩(wěn)定可靠高。
目前生產(chǎn)上通常用刀具耐用度來(lái)評(píng)定刀具的好壞。刀具耐用度愈大,表示刀具切削性能愈好。但是切削一批相同的零件,由于使用的刀具材料及工件材質(zhì)不可能完全相同,再加上刃磨質(zhì)量等一些不能完全嚴(yán)格控制的因素,所以即使在相同條件下,刀具耐用度仍隨機(jī)變動(dòng)。因此在數(shù)控上,除應(yīng)給出刀具耐用度的平均值指標(biāo)外,還應(yīng)給出刀具的可靠指標(biāo)Tp。它已成為選擇刀具的關(guān)鍵性指標(biāo)。通常是規(guī)定可靠度P≥0.9,即9%時(shí)刀具切削時(shí)間為T(mén)0.9。研究表明,當(dāng)耐用度的隨機(jī)變量接近于正態(tài)分布時(shí),如以耐用度的平均值T作為標(biāo)準(zhǔn),刀具的可靠性只有50%。
(2)可靠地?cái)嘈?、排屑?/p>
刀具必須能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇技辞邢骺刂?。?shù)控機(jī)床上每一工位設(shè)備上。裝置著許多刀具,切削量大,切屑多,因此,在切削塑性金屬時(shí),必須控制切屑不纏繞在刀具,工件及工藝裝備上,控制切屑不飛濺,保證操作者安全,不影響切削液噴注,不影響零件的定位和輸送,不劃傷已加工表面,使切屑易于清理,為此,采用卷屑槽或斷屑?jí)K的刀具,或用間隙切削或振動(dòng)切削措施提高斷屑效果。
(3)應(yīng)具有高的精度。
刀具切削部分的幾何尺寸變化要小,刀體刀桿和刀片反復(fù)裝卸也應(yīng)能保持精度穩(wěn)定。
(4)快速更換及尺寸預(yù)調(diào)。
刀具應(yīng)能快速或自動(dòng)更換,并需有控制和調(diào)整尺寸的功能或具有刀具磨損的自動(dòng)補(bǔ)償裝置,以減少換刀調(diào)整的停機(jī)時(shí)間。
四、數(shù)控刀具的材料
(1)超硬材料領(lǐng)域。
金剛石(釬焊聚晶、單晶)各類(lèi)刀具已迅速應(yīng)用于高硬度、高強(qiáng)度、難加工及有色金屬切削加工行業(yè)中。表面改性涂層材料主要有:TiN、TiCN、TiALN、等,將上述涂層材料用于各種機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片的表面改性涂層處理,滿(mǎn)足高速、高壽命切削加工高強(qiáng)度、高硬度等材質(zhì)工件的生產(chǎn)技術(shù)不同要求。
(2)硬質(zhì)合金材料領(lǐng)城。
硬質(zhì)合金基體材料為適應(yīng)各種表面改性涂層材料的涂覆工藝技術(shù)要求添加各種微量元素,滿(mǎn)足于各種機(jī)加3232藝技術(shù)對(duì)可轉(zhuǎn)位刀片切削性能的要求而發(fā)展的;
(3)冶金高速鋼材料領(lǐng)城
以改進(jìn)制粉、熱壓工藝、添加微量元素創(chuàng)新的粉末冶金高速鋼材料,制成各種成形拉刀、高速滾刀、絲錐、波紋刃立銑刀等刀具,大量應(yīng)用于轎車(chē)、摩托車(chē)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)等制造行業(yè),加工高強(qiáng)度、高硬度鑄鐵合金等合金材料工件。根據(jù)切削加工技術(shù)不同的要求,其表面分別配涂TiN、TiCN等涂層材料,滿(mǎn)足高速、高效、硬質(zhì)精密機(jī)加工技術(shù)要求。
【關(guān)鍵詞】數(shù)控銑削加工;刀具補(bǔ)償
1、前言
相比傳統(tǒng)的機(jī)床,數(shù)控機(jī)床在加工零件方面,通過(guò)編制數(shù)控程序,使用合理的刀具和加工參數(shù),加工出來(lái)的同一批工件重復(fù)性高,加工穩(wěn)定性高,而且數(shù)控機(jī)床加工的過(guò)程是通過(guò)在機(jī)床中運(yùn)行程序自動(dòng)進(jìn)行,自動(dòng)化程度高。因此,數(shù)控程序的編制對(duì)于機(jī)床加工的精度有很密切的關(guān)系。通常數(shù)控程序包括加工的各類(lèi)參數(shù):加工工序、刀具運(yùn)動(dòng)控制等工藝參數(shù)。
當(dāng)利用數(shù)控機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行輪廓加工時(shí),編程采取的刀具軌跡是以工件的輪廓尺寸為標(biāo)準(zhǔn)。由于銑刀的運(yùn)動(dòng)軌跡和工件加工輪廓不一致,若數(shù)控機(jī)床無(wú)法進(jìn)行半徑補(bǔ)償,則需要針對(duì)刀具中心軌跡進(jìn)行程序編制,通過(guò)一系列計(jì)算修改程序,相當(dāng)復(fù)雜而且加工質(zhì)量很難保證。若數(shù)控機(jī)床內(nèi)置刀具補(bǔ)償功能,則按照工件輪廓軌跡編程,數(shù)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)補(bǔ)償加工。
因此,隨著計(jì)算機(jī)和控制科學(xué)的發(fā)展,數(shù)控系統(tǒng)的系統(tǒng)將越來(lái)越智能化,具有刀具半徑補(bǔ)償功能的機(jī)床將大幅度提高生產(chǎn)精度和效率,簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程。
2、刀具半徑補(bǔ)償
數(shù)控銑削常常需要刀具半徑補(bǔ)償。當(dāng)技術(shù)人員在對(duì)工件數(shù)控編程時(shí),需要根據(jù)刀具半徑和工件的輪廓尺寸來(lái)進(jìn)行計(jì)算確定刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡。刀具半徑補(bǔ)償對(duì)于銑削加工的很重要,一旦完成外輪廓銑削時(shí),也就是粗加工,當(dāng)發(fā)現(xiàn)計(jì)算失誤或其他問(wèn)題,此時(shí)工件輪廓發(fā)生變化,則又需要重新進(jìn)行計(jì)算編制程序,大幅度增加了工作量。因此,程序編程人員需要充分理解刀具半徑補(bǔ)償?shù)囊饬x和內(nèi)涵。
刀具半徑補(bǔ)償相對(duì)來(lái)說(shuō),在數(shù)控程序中算是比較晦澀和難以掌握的操作。但掌握好這個(gè)指令,將對(duì)加工帶來(lái)極大的便利。由于在加工時(shí)考慮銑刀刀具半徑的情況,加工程序編制過(guò)程中刀具運(yùn)動(dòng)軌跡和工件的輪廓軌跡是不一致的。因此,在加工過(guò)程中須對(duì)加工刀具的位置進(jìn)行一定的調(diào)整,分別為銑削外圓時(shí)刀具向工件外側(cè)移動(dòng)一段距離,銑削內(nèi)圓則向內(nèi)側(cè)移動(dòng)一段距離。移動(dòng)距離在粗加工和半精加工時(shí)=加工余量+刀具半徑,精加工則為刀具半徑。通過(guò)補(bǔ)償,計(jì)算出刀具中心的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)。
目前針對(duì)數(shù)控機(jī)床刀具補(bǔ)償?shù)姆椒?,主要有比例法,R2法。通過(guò)圓弧過(guò)渡實(shí)現(xiàn)對(duì)加工輪廓連接處進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償。當(dāng)連接處為尖角時(shí),由于夾角的加工性能差,普遍采用直線(xiàn)過(guò)渡來(lái)進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償。在進(jìn)行刀具補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程中,有幾個(gè)基本原則:1.在編程人員在區(qū)別刀具補(bǔ)償方向時(shí),需要正對(duì)刀具前進(jìn)的方向;2.在使用刀補(bǔ)編程指令時(shí),Goo和G01需同時(shí)運(yùn)用;3.G41和G42在刀具半徑補(bǔ)償值為負(fù)數(shù)時(shí)可以自由互換功能;3,當(dāng)結(jié)束半徑補(bǔ)償指令時(shí),需要在數(shù)控機(jī)床上輸入G40命令,而且注意退出時(shí)須保證刀具加工完畢并已退出工件。在使用的過(guò)程中,需要保證刀具補(bǔ)償?shù)姆较蚝陀?jì)算精度。而且刀具的進(jìn)刀位置對(duì)于加工的精度至關(guān)重要,若失誤會(huì)造成過(guò)切。
3、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償
刀具長(zhǎng)度對(duì)于編程技術(shù)人員來(lái)說(shuō),是一個(gè)非常重要的技術(shù)指標(biāo)。在編制加工程序時(shí),需要確定工件的編程中心并建立全局坐標(biāo)系,但這個(gè)坐標(biāo)系僅僅是作為工件的基準(zhǔn),此坐標(biāo)系的零點(diǎn)在工件上。刀具則是由機(jī)床主軸進(jìn)行定位,進(jìn)行長(zhǎng)度補(bǔ)償只針對(duì)Z軸方向,由于Z坐標(biāo)的零點(diǎn)不一致,且刀具長(zhǎng)度各不相同。因此,由于我們?cè)诩庸ね涣慵r(shí),針對(duì)不同工序需要更換不同的刀具,但不同刀具的長(zhǎng)度不一樣,我們就需要對(duì)刀具的長(zhǎng)度進(jìn)行補(bǔ)償。有了刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能,加工過(guò)程中即使刀具長(zhǎng)度不一樣,只要進(jìn)行刀具補(bǔ)償,便可保證加工基準(zhǔn)的正確,避免工件和刀具的損壞。
在數(shù)控銑床中,G43,G44和H##是刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)闹噶?。我們?cè)O(shè)定一個(gè)Z方向的數(shù)值,則刀具將運(yùn)動(dòng)到距離工件設(shè)定數(shù)值的位置。刀具遠(yuǎn)離工件的補(bǔ)償為G43,刀具靠近工件的補(bǔ)償為G44.取消刀具補(bǔ)償?shù)闹噶顒t為G49,G49指令不需經(jīng)常使用,在我們?cè)O(shè)定G43或者G44時(shí),補(bǔ)償值將會(huì)覆蓋之前的補(bǔ)償指令。
刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償也分為兩種方式。1,刀具補(bǔ)償值設(shè)定為刀具的真實(shí)長(zhǎng)度值,對(duì)刀具進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量,然后將測(cè)量值輸入數(shù)控主機(jī)作為刀具補(bǔ)償。2,刀具補(bǔ)償值設(shè)定為刀具與編程基準(zhǔn)點(diǎn)在Z方向的距離。這樣可以避免測(cè)量刀具長(zhǎng)度,可以直接輸入刀具從Z軸零點(diǎn)距編程基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離,但這樣輸入的補(bǔ)償值通常偏大。
4、刀具補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用
刀具補(bǔ)償可以避免重復(fù)編程,減輕編程人員的工作強(qiáng)度,提高了數(shù)控加工的加工質(zhì)量和效率。編程人員可以直接加工工件輪廓,而且編制的程序可以在粗加工和精加工工序中重復(fù)使用。當(dāng)編制完工件輪廓加工程序后,我們?cè)趯?duì)零件粗加工時(shí),可以將補(bǔ)償?shù)臄?shù)值設(shè)置為a(粗加工進(jìn)給量)+b;在進(jìn)行完粗加工后,依然將精加工的刀具補(bǔ)償數(shù)值設(shè)置b,這樣我們就可以共用編制的程序,避免重復(fù)編程,提高了工作效率。
當(dāng)我們加工彼此配合的內(nèi)孔和軸時(shí),我們可以將對(duì)內(nèi)孔和軸加工的程序編制成一樣的代碼。加工內(nèi)孔時(shí),設(shè)置刀具補(bǔ)償為-r,刀具將進(jìn)行內(nèi)孔輪廓切削;而加工軸外圓時(shí),可以將刀具補(bǔ)償設(shè)置為+r,類(lèi)似的加工方法在模具行業(yè)內(nèi)運(yùn)用廣泛。
因此,可以利用刀具的補(bǔ)償功能,通過(guò)改變刀具補(bǔ)償設(shè)定值來(lái)適應(yīng)不同加工刀具的更換,提高工作效率。
5、結(jié)論
在數(shù)控銑削加工中,刀具半徑補(bǔ)償功能具有重大的意義。通過(guò)正確和靈活的運(yùn)用刀具半徑補(bǔ)償功能,編制輪廓銑削程序,可以保證數(shù)控銑削加工的效率,加工精度。簡(jiǎn)化繁瑣的編程,提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞: 數(shù)控機(jī)床;刀具材料;選擇及應(yīng)用
機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)應(yīng)用數(shù)控機(jī)床(CNC)加工中心(MC)柔性制造單元(FMC)和柔性制造(FMS)作為自動(dòng)化制造工程組成部分,成配套數(shù)控機(jī)床選擇合適的刀具材料與刀具,在數(shù)控機(jī)床加工生產(chǎn)中是核心重要問(wèn)題。正確設(shè)計(jì)與合理使用數(shù)控機(jī)床對(duì)應(yīng)材料的刀具,對(duì)數(shù)控機(jī)床高效率自動(dòng)化流程作業(yè)進(jìn)程有提高生產(chǎn)效率和提升工件表面加工精度的重要意義。
數(shù)控機(jī)床應(yīng)用刀具為兩大類(lèi)。模塊化刀具為主流,以前常用普通機(jī)床配置的常規(guī)刀具。目前數(shù)控機(jī)床模塊化刀具在數(shù)控加工制造業(yè)占比重越來(lái)越高,數(shù)控機(jī)床模塊化刀具可以縮短換到時(shí)間、縮短數(shù)控機(jī)床停機(jī)時(shí)間、單位時(shí)間內(nèi)增加工件的產(chǎn)成率、將數(shù)控機(jī)床的夾具對(duì)應(yīng)配套刀具配置與換刀時(shí)間大幅縮短,使單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)效率提升,提高性?xún)r(jià)比和經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控加工刀具執(zhí)行科學(xué)合理與標(biāo)準(zhǔn)化配置,提高了刀具使用率。按照模塊化刀具系統(tǒng),數(shù)控加工刀具分配為車(chē)削加工刀具、鉆削加工刀具、鏜銑加工刀具。
加工逆螺紋刀具、復(fù)合機(jī)床刀具應(yīng)用于特別的數(shù)控機(jī)床加工工件,為特殊加工刀具。可轉(zhuǎn)位與不可轉(zhuǎn)位機(jī)床夾具由加工刀具的刀體結(jié)構(gòu)決定歸類(lèi)為機(jī)架式刀具和焊接式刀具,即為鑲嵌式加工刀具。加工復(fù)雜體工型件轉(zhuǎn)速較高及材料硬度較高毛坯件時(shí),需加工刀具刀柄有良好減震措施,即為減震式加工刀具。加工高硬度、高強(qiáng)度材料毛坯件造成高熱高溫需降溫,由加工刀具的中空體內(nèi)部精細(xì)通孔將切削冷卻液注射至隨機(jī)刀刃切削刃位置起到冷卻和帶走切削屑的作用,此為冷卻式加工刀具。切削工字鋼及YT類(lèi)可鍛鑄鐵為P型,切削合金鑄鐵及高含量錳鋼和不銹鋼奧氏體及鑄鐵為YW類(lèi)屬于M型,切削鈦金屬及高溫合金屬于M-S型,切削非鈦金屬、低溫強(qiáng)硬鑄鐵、鑄鐵屬于K類(lèi)即YG型,切削非鐵合金、鎂鋁金屬屬于K-N型,切削淬火硬化合金屬于K-H型。以上屬于在數(shù)控加工切削過(guò)程中使用頻率極高的硬質(zhì)合金類(lèi)刀具。固定型狀毛坯料、堅(jiān)韌級(jí)別高的硬質(zhì)合金適合作為高速鋼刀具;而易磨損、硬度低、紅硬性低于硬質(zhì)合金的高速鋼,則不符合應(yīng)用在數(shù)控高速加工切削選擇的刀具中,無(wú)法針對(duì)高硬度材料進(jìn)行切削,高速鋼加工刀具刃部需要在加工前期進(jìn)行針對(duì)加工材料的專(zhuān)業(yè)打磨,加工為符合特別目的的非國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的非標(biāo)加工刀具。隨著模塊化刀具根據(jù)新興工程材料領(lǐng)域的發(fā)展,特別行業(yè)應(yīng)用陶瓷加工刀具、金剛石加工刀具及PCBN刀人造立方氮化硼刀具。陶瓷加工刀具具有耐磨、高密度、高硬度、無(wú)毛細(xì)孔、不會(huì)藏污納垢、非金屬鑄造不會(huì)生銹、切食物無(wú)金屬味殘留、輕薄銳利、易拿易切、清洗容易等優(yōu)點(diǎn),具有許多金屬制刀具無(wú)法取代的特性。陶瓷刀的硬度僅次于鉆石;金剛石刀具具有極高的硬度和耐磨性、低摩擦系數(shù)、高彈性模量、高熱導(dǎo)、低熱膨脹系數(shù),以及與非鐵金屬親和力小等優(yōu)點(diǎn)。可以用于非金屬硬脆材料如石墨、高耐磨材料、復(fù)合材料、高硅鋁合金及其它韌性有色金屬材料的精密加工。金剛石刀具類(lèi)型繁多,性能差異顯著,不同類(lèi)型金剛石刀具的結(jié)構(gòu)、制備方法和應(yīng)用領(lǐng)域有較大區(qū)別。PCBN刀具最適合于鑄鐵、淬硬鋼等材料的高速切削加工,當(dāng)切削速度超過(guò)一定限度后,切削速度越高,PCBN刀具后刀面磨損速度反而越小,即高速切削下刀具的壽命反而高,這一特點(diǎn)尤其適合現(xiàn)代高速切削加工。
數(shù)控車(chē)床車(chē)削加工刀具通常應(yīng)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)位機(jī)夾刀具,轉(zhuǎn)位機(jī)床機(jī)夾夾具均有標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的刀具刀片刃部和刀具刀體。車(chē)削刀體刀刃部可按對(duì)應(yīng)車(chē)削材料分為高速鋼刀片、硬質(zhì)合金外涂層刀片、及硬質(zhì)合金刀體刀刃刀片三類(lèi)型。其切削刀具分類(lèi)為內(nèi)螺紋切削刀、外螺紋切削刀、內(nèi)圓切屑刀、外圓切削刀、切斷切削刀、孔切屑刀、鏜削刀具、改絲錐、心孔鉆削刀具。如果使用機(jī)夾杠銷(xiāo)、機(jī)夾螺釘及機(jī)夾螺釘夾板和機(jī)夾內(nèi)外楔塊,則數(shù)控切削加工刀具作為機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具不需要進(jìn)行刀刃部位打磨。數(shù)控車(chē)削刀具具體為切削斷面、切削斷面環(huán)形槽、切削凹槽、切削內(nèi)螺紋、切削外螺紋、切削內(nèi)孔、切削外圓、切削斷面等。
數(shù)控機(jī)床鉆削應(yīng)用為:鉆削鉸制孔、鉆削內(nèi)外螺紋、鉆削深孔、鉆削小孔徑、鉆削短淺孔洞。數(shù)控加工鉆削刀具常用六種聯(lián)接方式,各自與數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控加工中心、數(shù)控車(chē)床和數(shù)控車(chē)削中心配套聯(lián)接。六種聯(lián)接方式為:圓柱聯(lián)接、圓錐聯(lián)接、螺紋聯(lián)接、緊定螺釘直柄聯(lián)接和最簡(jiǎn)單常用的直柄聯(lián)接。
數(shù)控鏜床鏜削加工鏜刀根據(jù)加工要求為粗鏜刀和精鏜刀,根據(jù)鏜刀分部為鏜頭加鏜刀柄式和整體式。鏜刀是精密孔加工中不可缺少的重要刀具。
數(shù)控銑床銑削加工刀具要以以下對(duì)象為基準(zhǔn)進(jìn)行選擇:銑削性能和加工余量、銑削加工件的金屬材質(zhì)、銑削加工件的幾何形狀、銑削加工件的表面質(zhì)量要求、銑削加工件的熱處理狀態(tài)等,銑刀應(yīng)用高剛性、高耐用度的刀具。銑削大面積時(shí)使用鑲嵌刀片式盤(pán)形銑刀,增加單位時(shí)間產(chǎn)品產(chǎn)成效率和增加被加工工件外部表面的粗糙度;使用通用銑刀銑削小面積或階梯面;使用用兩刃鍵槽銑刀銑鍵槽;使用鉆頭、鏜刀等孔加工類(lèi)刀進(jìn)行孔加工。在輕中型銑削中使用平裝結(jié)構(gòu)銑刀,在重型型銑削中使用立裝結(jié)構(gòu)銑刀銑削加工。
數(shù)控機(jī)床的切削刀具選擇問(wèn)題盡可能選擇高硬度、高強(qiáng)度、高耐受性切削刀具。增強(qiáng)切削加工時(shí)效、提高切削可靠性延遲了刀具使用時(shí)效和耐用度,在切削加工前嚴(yán)格按工藝流程檢查刀具,避免切削過(guò)程損失。使用可轉(zhuǎn)位機(jī)夾刀具,補(bǔ)償?shù)毒哳A(yù)調(diào)和滿(mǎn)足精度要求。
【關(guān)鍵詞】數(shù)控刀具;類(lèi)型;選擇;應(yīng)用
1.數(shù)控刀具的分類(lèi)
1.1數(shù)控刀具結(jié)構(gòu)
(1)整體式:刀具為一體,由一個(gè)胚料制造而成,不分體。
(2)鑲嵌式:采用焊接或機(jī)夾式聯(lián)接,機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種。
(3)特殊型式:如復(fù)合式刀具、減震式刀具等。
1.2制造刀具所用的材料
(1)高速鋼刀具:有足夠的強(qiáng)度和韌性,有較好的工藝性。目前高速鋼作為主要的刀具材料已經(jīng)被較為廣泛的的應(yīng)用于各種銑刀、絲錐、鉆頭等刀具的加工。
(2)硬質(zhì)合金刀具:與高速鋼刀具相比硬度高、耐磨性好、耐熱性高、允許的切削速度比高速鋼高5-10倍。因此常用于高速的切削加工,例如加工中心中的大進(jìn)給、小切深、無(wú)切削液的精加工。
(3)金剛石刀具:耐磨性好摩擦系數(shù)是目前最小的。但由于其硬度較高,不能加工成任意的形狀,因此主要用于磨削類(lèi)刀具,如金剛石砂輪等。同時(shí)由于金剛石會(huì)與某些材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在加工中需特別注意。
(4)其他材料刀具:如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。
(5)涂層刀具:通過(guò)化學(xué)或物理方法在表面涂覆一層耐磨性好的難熔金屬化合物。如 TiC涂層、TiN涂層、Al2O3,涂層、TiN和TiC復(fù)合涂層。
2.刀具選擇應(yīng)考慮的主要因素
(1)被加工工件的材料、性能:金屬、非金屬,強(qiáng)度、剛度、塑性、韌性及耐磨性能等。
(2)加工工藝的類(lèi)別。車(chē)削、鉆削、銑削、磨削等。
(3)加工階段粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。
(4)加工的幾何形狀、加工余量、零件的技術(shù)指標(biāo)。
(5)刀具能承受的切削用量。
3.數(shù)控加工刀具的選擇
3.1數(shù)控加工中,由于銑床、加工中心類(lèi)機(jī)床工藝能力強(qiáng)大,刀具種類(lèi)繁多,因此銑刀類(lèi)型的選擇非常重要
常用的銑刀種類(lèi)有平底立銑刀、端銑刀、球頭刀、環(huán)形刀,鼓形刀和錐形刀等,功能也各不相同。選取銑刀時(shí)要求刀具的尺寸與勸口工工件的尺寸和形狀相適應(yīng)。在銑刀選擇時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)毛坯面加工為防止因毛坯表面硬化層和夾沙現(xiàn)象而引起刀具快速磨損,應(yīng)選用合適的硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行銑削加工,以提高生產(chǎn)效率。
(2)平面加工銑削平面時(shí),常采用鋃齒可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的面銑刀和立銑刀。精銑平面時(shí)因加工表面材質(zhì)不均勻,選擇直徑小些的銑刀,以減小切削扭矩;精銑時(shí),銑刀直徑應(yīng)大些,最好能包容加工面的寬度,以提高切削效率和保證加工精度。加工余量較小且表面質(zhì)量要求較高時(shí),可采用立方氮化硼刀片的面銑刀。
(3)平面零件周邊的輪廓加工常采用立銑刀,銑刀半徑應(yīng)小于工件輪廓的最小凹圓弧半徑,以免造成銑不凈的“死角”。
(4)凸臺(tái)或凹槽的加工加工只有凹槽時(shí),通常采用鍵槽銑刀。精度要求較高的凹槽內(nèi)表面可使用直徑比槽寬略小的鍵槽銑刀,先銑削槽的中間部分再采用刀具補(bǔ)償 (如G41、G42)功能,銑削槽的兩側(cè)。
(5)特殊成型面的加工對(duì)于一些批量生產(chǎn)的特定工件或加工內(nèi)容,為提高成產(chǎn)效率,可專(zhuān)制造成型銑刀,如圓弧面、內(nèi)凹槽、特形孔或臺(tái)階。
3.2進(jìn)行刀具選擇的時(shí)候,需要對(duì)刀具的尺寸以及加工工件表面尺寸進(jìn)行篩選
進(jìn)行生產(chǎn)時(shí),用立銑刀來(lái)對(duì)平面零件的周?chē)喞M(jìn)行加工;用合金刀片銑刀來(lái)對(duì)平面加工,凹臺(tái)和凹槽則是用速鋼立銑刀來(lái)進(jìn)行;使用合金刀片的玉米銑刀對(duì)毛坯表面進(jìn)行加工;立體型面及變斜角輪廓需要用球頭銑刀、環(huán)形銑刀等。
3.3球頭刀具一般是在曲面精工的時(shí)候使用,在進(jìn)行自由曲面加工的時(shí)候,可以借助球頭刀具頂部的零切削速度來(lái)確保加工的精度
平頭刀具具有較好的切割質(zhì)量和效率,所以只要不會(huì)過(guò)切,在曲面的粗加工和精加工中,使用平頭刀是比較好的選擇。此外,刀具價(jià)值影響著刀具的鬧用度和精度,通常價(jià)格高昂的刀具,其成本也比較高,加工質(zhì)量比較好,可以提升加工效率和質(zhì)量,間接的降低了成本。
3.4不同的加工階段使用不同的刀具
在粗加工的時(shí)候,主要是進(jìn)行去除余量的工作,所以要求刀具的剛性、精度比較高;半精加工和精加工的時(shí)候,就是一質(zhì)量為主要的保證前提,所以要求刀具的精度較高。粗加工使用低精度刀具,精加工使用高精度刀具。要是粗加工和精加工都選擇同樣的刀具,可以使用精加工使用后淘汰的刀具,粗加工對(duì)精度要求不高,精加工的刀具在使用后會(huì)有一定的磨損,精度有所降低,這樣一來(lái)就能夠減少加工成本。
3.5一般的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,部分工作都是有人工完成的,像是磨刀刃、測(cè)量、刀具更換等等,需要比較多的時(shí)間來(lái)完成,所以需要對(duì)刀具的安排合理化
(1)刀具數(shù)量要少。
(2)沒(méi)把刀具在安裝后,都應(yīng)該將其需要使用的部位加工完成。
(3)粗加工和精加工刀具要分開(kāi)。
(4)先銑后鉆,先進(jìn)行曲面精加工,后進(jìn)行二維輪廓精加工。
(5)盡量減少手工換刀的工序,這樣可以保證生產(chǎn)效率。
3.6選擇刀具的時(shí)候要依照其壽命來(lái)進(jìn)行挑選
(1)考慮成本、刀具復(fù)雜度、工藝需求。
(2)高精度和復(fù)雜的刀具其使用期限應(yīng)該要高于單刃刀具。
(3)機(jī)夾刀具的壽命可以選擇短一些的,確保生產(chǎn)效率。
(4)對(duì)于裝刀、換刀、凋刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合床與自動(dòng)化加工刀具,刀具壽命應(yīng)選高些,尤其要保證刀具可靠性。
(5)對(duì)于大件的精加工要盡量減少加工途中換刀的情況,選擇刀具的壽命要考慮到零件精度和表面粗糙度。
4.數(shù)控刀具的要求比普通機(jī)床刀具要求有所區(qū)別
第一,數(shù)控刀具要求刀具的剛性好、精度高、具有抗振和穩(wěn)定的抗熱性,能夠在生產(chǎn)中快速的進(jìn)行更換。第二,使用期限長(zhǎng),刀具的切割穩(wěn)定。第三,刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇?,以利于切屑的排除。第四,系列化、?biāo)準(zhǔn)化,方便對(duì)其進(jìn)行管理和編程。
5.數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的主要要求
首先,刀具具有良好的切削性??梢赃m應(yīng)高速切削以及大荷載切削,刀具性能好,剛性高。其次,刀具的精度高,可以準(zhǔn)確的進(jìn)行重復(fù)定位,刀具的刀形精度高。再者,刀具種類(lèi)要多,規(guī)格齊全,以適應(yīng)不同的加工要求,滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。最后,工具系統(tǒng)完善,可以進(jìn)行多種零件生產(chǎn)。
6.結(jié)束語(yǔ)
數(shù)控機(jī)床是目前制造的核心和基礎(chǔ),其應(yīng)用范圍廣,在我國(guó)有著良好的發(fā)展前景,對(duì)于其刀具的正確使用研究具有非常重要的意義。進(jìn)行數(shù)控編程的時(shí)候,要能夠讓刀具即時(shí)切換,并且定量進(jìn)行切削。所以進(jìn)行數(shù)控機(jī)床刀具的研究,選擇正確的刀具,對(duì)于生產(chǎn)來(lái)說(shuō)都是比較有意義的事情。 [科]
【參考文獻(xiàn)】
關(guān)鍵詞:刀具;刀具材料及結(jié)構(gòu);未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
一、數(shù)控刀具的設(shè)計(jì)
目前工具制造商正在制造直徑為0.25英寸的此類(lèi)鉆頭。帶有0.5μm調(diào)整機(jī)構(gòu)的高速精密微調(diào)鏜刀系統(tǒng)也已進(jìn)入市場(chǎng)。對(duì)于高的金屬去除率的鈦金屬類(lèi)加工,新開(kāi)發(fā)的重切削立銑刀可安裝多達(dá)72個(gè)可轉(zhuǎn)位刀片。這種數(shù)控刀具在設(shè)計(jì)上通過(guò)各個(gè)刀片的搭接提供各種變化多樣的刀具螺旋角和軸向刃傾度。這種變化擾亂了切削加工時(shí)的共振,從而可以無(wú)共振地進(jìn)行深度的銑削加工。
二、數(shù)控刀具的的分類(lèi)
(1)根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為:整體式;鑲嵌式:采用焊接或機(jī)夾式連接,機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種;特殊型式:如復(fù)合式刀具,減震式刀具等。
(2)根據(jù)制造刀具所用的材料可分為:高速鋼刀具;硬質(zhì)合金刀具;金剛石刀具;其他材料刀具,如立方氮化氮化硼刀具,陶瓷刀具等。
(3)從切削工藝上可分為:車(chē)削刀具,分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切斷、切槽刀具等多種;鉆削刀具,包括鉆頭、鉸刀、絲錐等;鏜削刀具;銑削刀具等。
三、數(shù)控刀具的特點(diǎn)
數(shù)控刀具與普通機(jī)床上用的刀具實(shí)際沒(méi)有多大區(qū)別,它們需具有以下特點(diǎn):
(1)刀具的切削性能必須穩(wěn)定可靠高。
目前生產(chǎn)上通常用刀具耐用度來(lái)評(píng)定刀具的好壞。刀具耐用度愈大,表示刀具切削性能愈好。但是切削一批相同的零件,由于使用的刀具材料及工件材質(zhì)不可能完全相同,再加上刃磨質(zhì)量等一些不能完全嚴(yán)格控制的因素,所以即使在相同條件下,刀具耐用度仍隨機(jī)變動(dòng)。因此在數(shù)控上,除應(yīng)給出刀具耐用度的平均值指標(biāo)外,還應(yīng)給出刀具的可靠指標(biāo)Tp。它已成為選擇刀具的關(guān)鍵性指標(biāo)。通常是規(guī)定可靠度P≥0.9,即9%時(shí)刀具切削時(shí)間為T(mén)0.9。研究表明,當(dāng)耐用度的隨機(jī)變量接近于正態(tài)分布時(shí),如以耐用度的平均值T作為標(biāo)準(zhǔn),刀具的可靠性只有50%。
(2)可靠地?cái)嘈肌⑴判肌?/p>
刀具必須能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇技辞邢骺刂?。?shù)控機(jī)床上每一工位設(shè)備上。裝置著許多刀具,切削量大,切屑多,因此,在切削塑性金屬時(shí),必須控制切屑不纏繞在刀具,工件及工藝裝備上,控制切屑不飛濺,保證操作者安全,不影響切削液噴注,不影響零件的定位和輸送,不劃傷已加工表面,使切屑易于清理,為此,采用卷屑槽或斷屑?jí)K的刀具,或用間隙切削或振動(dòng)切削措施提高斷屑效果。
(3)應(yīng)具有高的精度。
刀具切削部分的幾何尺寸變化要小,刀體刀桿和刀片反復(fù)裝卸也應(yīng)能保持精度穩(wěn)定。
(4)快速更換及尺寸預(yù)調(diào)。
刀具應(yīng)能快速或自動(dòng)更換,并需有控制和調(diào)整尺寸的功能或具有刀具磨損的自動(dòng)補(bǔ)償裝置,以減少換刀調(diào)整的停機(jī)時(shí)間。
四、數(shù)控刀具的材料
(1)超硬材料領(lǐng)域。
金剛石(釬焊聚晶、單晶)各類(lèi)刀具已迅速應(yīng)用于高硬度、高強(qiáng)度、難加工及有色金屬切削加工行業(yè)中。表面改性涂層材料主要有:TiN、TiCN、TiALN、等,將上述涂層材料用于各種機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片的表面改性涂層處理,滿(mǎn)足高速、高壽命切削加工高強(qiáng)度、高硬度等材質(zhì)工件的生產(chǎn)技術(shù)不同要求。
(2)硬質(zhì)合金材料領(lǐng)城。
硬質(zhì)合金基體材料為適應(yīng)各種表面改性涂層材料的涂覆工藝技術(shù)要求添加各種微量元素,滿(mǎn)足于各種機(jī)加3232藝技術(shù)對(duì)可轉(zhuǎn)位刀片切削性能的要求而發(fā)展的;
(3)冶金高速鋼材料領(lǐng)城
以改進(jìn)制粉、熱壓工藝、添加微量元素創(chuàng)新的粉末冶金高速鋼材料,制成各種成形拉刀、高速滾刀、絲錐、波紋刃立銑刀等刀具,大量應(yīng)用于轎車(chē)、摩托車(chē)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)等制造行業(yè),加工高強(qiáng)度、高硬度鑄鐵合金等合金材料工件。根據(jù)切削加工技術(shù)不同的要求,其表面分別配涂TiN、TiCN等涂層材料,滿(mǎn)足高速、高效、硬質(zhì)精密機(jī)加工技術(shù)要求。
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