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簡析數控機床刀具選擇和合理運用

2019-07-15

數控加工刀具必需順應數控機床高速、高效和自動化水平高的特性,普通應包括通用刀具、通用銜接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯接刀具并裝在機床動力頭上,因而已逐步規範化和系列化。


  數控機床刀具的分類有多種辦法。


  依據刀具構造可分為:①整體式;②鑲嵌式,采用焊接或機夾式聯接,機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種;③特殊型式,如複合式刀具、減震式刀具等。


  依據制造刀具所用的資料可分為:①高速鋼刀具;②硬質合金刀具;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,格外圓、内孔、螺紋、切割刀具等多種;②鑽削刀具,包括鑽頭、鉸刀、絲錐等;③镗削刀具;④銑削刀具等。


  為了順應數控機床對刀具耐用、穩定、易調、可換等的請求,近幾年機夾式可轉位刀具得到普遍的應用,在數量上到達整個數控刀具的30~40,金屬切除量占總數的80~90.


  數控刀具與普通機床上所用的刀具相比,有許多不同的請求,主要有以下特性:①剛性好(特别是粗加工刀具)、精度高、抗振及熱變形小;②互換性好,便于快速換刀;③壽命高,切削性能穩定、牢靠;④刀具的尺寸便于調整,以減少換刀調整時間;⑤刀具應能牢靠地斷屑或卷屑,以利于切屑的掃除;⑥系列化、規範化,以利于編程和刀具管理。


  刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀态下停止的。應依據機床的加工才能、工件資料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關要素正确選用刀具及刀柄。


  刀具選擇總的準繩是:裝置調整便當、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工請求的前提下,盡量選擇較短的刀柄,以進步刀具加工的剛性。選取刀具時,要使刀具的尺寸與被加工工件的外表尺寸相順應。消費中,平面零件周邊輪廓的加工,常采用立銑刀;銑削平面時,應選硬質合金刀片銑刀;加工凸台、凹槽時,選高速鋼立銑刀;加工毛坯外表或粗加工孔時,可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀;對一些平面型面和變斜角輪廓外形的加工,常采用球頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。


  在停止自在曲面(模具)加工時,由于球頭刀具的端部切削速度為零,因而,為保證加工精度,切削行距普通采用頂端密距,故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在外表加工質量和切削效率方面都優于球頭刀,因而,隻需在保證不過切的前提下,無論是曲面的粗加工還是精加工,都應優先選擇平頭刀。


  另外,刀具的耐用度和精度與刀具價錢關系極大,必需惹起留意的是,在大多數狀況下,選擇好的刀具固然增加了刀具本錢,但由此帶來的加工質量和加工效率的進步,則能夠使整個加工本錢大大降低。


  在加工中心上,各種刀具分别裝在刀庫上,按程序規則随時停止選刀和換刀動作。因而必需采用規範刀柄,以便使鑽、镗、擴、銑削等工序用的規範刀具疾速、精确地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應理解機床上所用刀柄的構造尺寸、調整辦法以及調整範圍,以便在編程時肯定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統,其刀柄有直柄(3種規格)和錐柄(4種規格)2種,共包括16種不同用處的刀柄。


  在經濟型數控機床的加工過程中,由于刀具的刃磨、丈量和改換多為人工手動停止,占用輔助時間較長,因而,必需合理布置刀具的排列次第。普通應遵照以下準繩:①盡量減少刀具數量;②一把刀具裝夾後,應完成其所能停止的一切加工步驟;③粗精加工的刀具應分開運用,即便是相同尺寸規格的刀具;④先銑後鑽;⑤先停止曲面精加工,後停止二維輪廓精加工;⑥在可能的狀況下,應盡可能應用數控機床的自動換刀功用,以進步消費效率等。


  合理選擇切削用量的準繩是:粗加工時,普通以進步消費率為主,但也應思索經濟性和加工本錢;半精加工和精加工時,應在保證加工質量的前提下,統籌切削效率、經濟性和加工本錢。詳細數值應依據機床闡明書、切削用量手冊,并分離經曆而定。


  詳細要思索以下幾個要素:  ①切削深度t.在機床、工件和刀具剛度允許的狀況下,t就等于加工餘量,這是進步消費率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和外表粗糙度,普通應留一定的餘量停止精加工。數控機床的精加工餘量可略小于普通機床。  ②切削寬度L.普通L與刀具直徑d成正比,與切削深度成反比。經濟型數控機床的加工過程中,普通L的取值範圍為:L=(0.6~0.9)d.  ③切削速度v.進步v也是進步消費率的一個措施,但v與刀具耐用度的關系比拟親密。随着v的增大,刀具耐用度急劇降落,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系,例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時,v可采用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主軸轉速n(r/min)。主軸轉速普通依據切削速度v來選定。計算公式為:v=nd/1000.數控機床的控制面闆上普通備有主軸轉速修調(倍率)開關,可在加工過程中對主軸轉速停止整倍數調整。  ⑤進給速度vF.vF應依據零件的加工精度和外表粗糙度請求以及刀具和工件資料來選擇。vF的增加也能夠進步消費效率。加工外表粗糙度請求低時,vF可選擇得大些。在加工過程中,vF也可經過機床控制面闆上的修調開關停止人工調整,但是最大進給速度要遭到設備剛度和進給系統性能等的限制。


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