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數控機床刀具及其精確選用

作者:AM8亚美来源:[AM8亚美公司]访问:921时间:2019-11-30

數控刀具的選擇和切削用量的確定是數控加工工藝中的首要內容,它不僅影響數控機床的加工效率 ,而且直接影響加工質量。CAD/CAM技術的發展,使得在數控加工中直接利用CAD的設計數據成為可能,特別是DNC係統微機與數控機床的聯接,使得設計 、工藝規劃及編程的全部過程全部在計算機上完成,一般不需要輸出專門的工藝文件。

目前,很多CAD/CAM軟件包都提供主動編程功能,這些軟件一般是在編程界麵中提示工藝規劃的有關題目,如,刀具選擇、加工路徑規劃、切削用量設定等,編程職員隻要設置了有關的參數,就可以主動天生NC程序並傳輸至數控機床完成加工。

是以,數控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀況下完成的,這與普通機床加工形成鮮明的對比 ,同時也要求編程職員必須把握刀具選擇和切削用量確定的基本原則,在編程時充分考慮數控加工的特點,能夠精確選擇刀刃具及切削用量 。

一、數控加工常用刀具的種類及特點

數控加工刀具必須適應數控機床高速、高效和主動化程度高的特點,一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄 。刀柄要聯接刀具並裝在機床動力頭上,是以已逐步標準化和係列化。

1.數控刀具的分類

根據刀具結構可分為:

整體式;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;特殊型式,如複合式刀具、減震式刀具等。

根據製造刀具所用的材料可分為:

高速鋼刀具;硬質合金刀具;金剛石刀具;其他材料刀具,如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。

從切削工藝上可分為 :

車削刀具,分外圓、內孔 、螺紋、切割刀具等多種;鑽削刀具,包括鑽頭、鉸刀、絲錐等;鏜削刀具;銑削刀具等。

為了適應數控機床對刀具耐用、穩定、易調、可換等的要求,近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的利用,在數目上達到全部數控刀具的30%~40%,金屬切除量占總數的80%~90%。

2. 數控刀具的特點

數控刀具與普通機床上所用的刀具相比,有很多不同的要求,首要有以下特點:

剛性好(特別是粗加工刀具)、精度高、抗振及熱變形小;互換性好,便於快速換刀;壽命高,切削性能穩定、可靠;刀具的尺寸便於調整 ,以減少換刀調整時間;刀具應能可靠地斷屑或卷屑,以利於切屑的排除;係列化、標準化,以利於編程和刀具治理 。

二 、數控加工刀具的選擇

刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀況下進行的。應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量和其它相關身分精確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是:安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的條件下 ,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表麵尺寸相適應。生產中,平麵零件周邊輪廓的加工,常采用立銑刀;銑削平麵時,應選硬質合金刀片銑刀;加工凸台、凹槽時,選高速鋼立銑刀;加工毛坯表麵或粗加工孔時,可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀;對一些立體型麵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。

在進行自由曲麵(模具)加工時,由於球頭刀具的端部切削速度為零,是以 ,為保證加工精度,切削行距一般采用頂端密距,故球頭常用於曲麵的精加工。而平頭刀具在表麵加工質量和切削效率方麵都優於球頭刀 ,是以,隻要在保證不過切的條件下 ,無論是曲麵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格關係極大,必須引發重視的是,在大多數情況下,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 ,則可以使全部加工本錢大大降低。

在加工中間上,各種刀具分別裝在刀庫上,按程序規定隨時進行選刀和換刀動作。是以必須采用標準刀柄,以便使鑽、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具迅速、精確地裝到機床主軸或刀庫上往。編程職員應了解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法和調整範圍 ,以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中間采用TSG工具係統,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,由於刀具的刃磨、丈量和更換多為人工手動進行,占用輔助時間較長,是以,必須公道安排刀具的排列順序。一般應遵守以下原則:①盡量減少刀具數目;②一把刀具裝夾後,應完成其所能進行的所有加工步驟;③粗精加工的刀具應分開使用,即使是相同尺寸規格的刀具;④先銑後鑽 ;⑤先進行曲麵精加工,後進行二維輪廓精加工;⑥在可能的情況下,應盡可能利用數控機床的主動換刀功能,以進步生產效率等。

三、加工過程中切削用量的確定

公道選擇切削用量的原則是:粗加工時,一般以進步生產率為主 ,但也應考慮經濟性和加工本錢;半精加工和精加工時,應在保證加工質量的條件下,兼顧切削效率 、經濟性和加工本錢。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊 ,並結合經驗而定。具體要考慮以下幾個身分:

切削深度ap。在機床、工件和刀具剛度許可的情況下,ap就即是加工餘量,這是進步生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表麵粗糙度 ,一般應留一定的餘量進行精加工。數控機床的精加工餘量可略小於普通機床。

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。經濟型數控機床的加工過程中,一般L的取值範圍為:L=(0.6~0.9)d。

切削速度V。進步V也是進步生產率的一個措施,但v與刀具耐用度的關係比較密切。隨著v的增大 ,刀具耐用度急劇下降,故v的選擇首要取決於刀具耐用度。另外 ,切削速度與加工材料也有很大關係 ,例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時,v可采用8m/min擺布;而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時,V可選200m/min以上。

主軸轉速n(r/min)。主軸轉速一般根據切削速度v來選定 。計算公式為:V=pnd/1000。數控機床的控製麵板上一般備有主軸轉速修調(倍率)開關,可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。

進給速度Vf。VF應根據零件的加工精度和表麵粗糙度要求和刀具和工件材料來選擇。Vf的增加也可以進步生產效率。加工表麵粗糙度要求低時,Vf可選擇得大些。在加工過程中,Vf也可通過機床控製麵板上的修調開關進行人工調整,但是最大進給速度要受到設備剛度和進給係統性能等的限製。

隨著數控機床在生產實際中的廣泛利用 ,量化生產線的形成,數控編程已成為數控加工中的關鍵題目之一。在數控程序的編製過程中 ,要在人機交互狀況下即時選擇刀具和確定切削用量。是以,編程職員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則,從而保證零件的加工質量和加工效率 ,充分發揮數控機床的優點,進步企業的經濟效益和生產水平。

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