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數(shù)控刀具的選擇技巧

1.影響數(shù)控刀具選擇的因素

  在選擇刀具的類型和規(guī)格時,主要考慮以下因素的影響:

  (1)生產(chǎn)性質(zhì)

  在這里生產(chǎn)性質(zhì)指的是零件的批量大小,主要從加工成本上考慮對刀具選擇的影響。

  例如在大量生產(chǎn)時采用特殊刀具,可能是合算的,而在單件或小批量生產(chǎn)時,選擇標準刀具更適合一些。

 ?。?span lang="EN-US" style="mso-bidi-font-size: 10.5pt;font-family:"Tahoma","sans-serif";mso-font-kerning:0pt">2)機床類型

  完成該工序所用的數(shù)控機床對選擇的刀具類型(鉆、車刀或銑刀)的影響。在能夠保證工件系統(tǒng)和刀具系統(tǒng)剛性好的條件下,允許采用高生產(chǎn)率的刀具,例如高速切削車刀和大進給量車刀。

  (3)數(shù)控加工方案

  不同的數(shù)控加工方案可以采用不同類型的刀具。例如孔的加工可以用鉆及擴孔鉆,也可用鉆和鏜刀來進行加工。

  (4)工件的尺寸及外形

  工件的尺寸及外形也影響刀具類型和規(guī)格的選擇,例如特型表面要采用特殊的刀具來加工。

 ?。?span lang="EN-US" style="mso-bidi-font-size: 10.5pt;font-family:"Tahoma","sans-serif";mso-font-kerning:0pt">5)加工表面粗糙度

  加工表面粗糙度影響刀具的結構形狀和切削用量,例如毛坯粗銑加工時,可采用粗齒銑刀,精銑時最好用細齒銑刀。

  (6)加工精度

  加工精度影響精加工刀具的類型和結構形狀,例如孔的最后加工依據(jù)孔的精度可用鉆、擴孔鉆、鉸刀或鏜刀來加工。

 ?。?span lang="EN-US" style="mso-bidi-font-size: 10.5pt;font-family:"Tahoma","sans-serif";mso-font-kerning:0pt">7)工件材料

  工件材料將決定刀具材料和切削部分幾何參數(shù)的選擇,刀具材料與工件的加工精度、材料硬度等有關。


  2.數(shù)控刀具的性能要求

  由于數(shù)控機床具有加工精度高、加工效率高、加工工序集中和零件裝夾次數(shù)少的特點,對所使用的數(shù)控刀具提出了更高的要求。從刀具性能上講,數(shù)控刀具應高于普通機床所使用的刀具。

  選擇數(shù)控刀具時,首先要應優(yōu)先選用標準刀具,必要時才可選用各種高效率的復合刀具及特殊的專用刀具。在選擇標準數(shù)控刀具時,應結合實際情況,盡可能選用各種先進刀具,如可轉(zhuǎn)位刀具、整體硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具等。

    在選擇數(shù)控機床加工刀具時,還應考慮以下幾方面的問題:

  (1)數(shù)控刀具的類型、規(guī)格和精度等級應能夠滿足加工要求,刀具材料應與工件材料相適應。

 ?。?span lang="EN-US" style="mso-bidi-font-size: 10.5pt;font-family:"Tahoma","sans-serif";mso-font-kerning:0pt">2)切削性能好。為適應刀具在粗加工或?qū)﹄y加工材料的工件加工時能采用大的背吃刀量和高進給量,刀具應具有能夠承受高速切削和強力切削的性能。同時,同一批刀具在切削性能和刀具壽命方面一定要穩(wěn)定,以便實現(xiàn)按刀具使用壽命換刀或由數(shù)控系統(tǒng)對刀具壽命進行管理。

 ?。?span lang="EN-US" style="mso-bidi-font-size: 10.5pt;font-family:"Tahoma","sans-serif";mso-font-kerning:0pt">3)精度高。為適應數(shù)控加工的高精度和自動換刀等要求,刀具必須具有較高的精度,如有的整體式立銑刀的徑向尺寸精度高達0.005mm。

  (4)可靠性高。要保證數(shù)控加工中不會發(fā)生刀具意外損傷及潛在缺陷而影響到加工的順利進行,要求刀具及與之組合的附件必須具有很好的可靠性及較強的適應性。

 ?。?span lang="EN-US" style="mso-bidi-font-size: 10.5pt;font-family:"Tahoma","sans-serif";mso-font-kerning:0pt">5)耐用度高。數(shù)控加工的刀具,不論在粗加工或精加工中,都應具有比普通機床加工所用刀具更高的耐用度,以盡量減少更換或修磨刀具及對刀的次數(shù),從而提高數(shù)控機床的加工效率和保證加工質(zhì)量。

 ?。?span lang="EN-US" style="mso-bidi-font-size: 10.5pt;font-family:"Tahoma","sans-serif";mso-font-kerning:0pt">6)斷屑及排屑性能好。數(shù)控加工中,斷屑和排屑不像普通機床加工那樣能及時由人工處理,切屑易纏繞在刀具和工件上,會損壞刀具和劃傷工件已加工表面,甚至會發(fā)生傷人和設備事故,影響加工質(zhì)量和機床的安全運行,所以要求刀具具有較好的斷屑和排屑性能。


  3.刀具的選擇方法

  刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一,不僅影響機床的加工效率,而且直接影響零件的加工質(zhì)量。由于數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速及范圍遠遠高于普通機床,而且主軸輸出功率較大,因此與傳統(tǒng)加工方法相比,對數(shù)控加工刀具的提出了更高的要求,包括精度高、強度大、剛性好、耐用度高,而且要求尺寸穩(wěn)定,安裝調(diào)整方便。這就要求刀具的結構合理、幾何參數(shù)標準化、系列化。數(shù)控刀具是提高加工效率的先決條件之一,它的選用取決于被加工零件的幾何形狀、材料狀態(tài)、夾具和機床選用刀具的剛性。應考慮以下方面:

  (1)根據(jù)零件材料的切削性能選擇刀具。如車或銑高強度鋼、鈦合金、不銹鋼零件,建議選擇耐磨性較好的可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具。

  (2)根據(jù)零件的加工階段選擇刀具。即粗加工階段以去除余量為主,應選擇剛性較好、精度較低的刀具,半精加工、精加工階段以保證零件的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量為主,應選擇耐用度高、精度較高的刀具,粗加工階段所用刀具的精度最低、而精加工階段所用刀具的精度最高。如果粗、精加工選擇相同的刀具,建議粗加工時選用精加工淘汰下來的刀具,因為精加工淘汰的刀具磨損情況大多為刃部輕微磨損,涂層磨損修光,繼續(xù)使用會影響精加工的加工質(zhì)量,但對粗加工的影響較小。

  (3)根據(jù)加工區(qū)域的特點選擇刀具和幾何參數(shù)。在零件結構允許的情況下應選用大直徑、長徑比值小的刀具;切削薄壁、超薄壁零件的過中心銑刀端刃應有足夠的向心角,以減少刀具和切削部位的切削力。加工鋁、銅等較軟材料零件時應選擇前角稍大一些的立銑刀,齒數(shù)也不要超過4齒。

  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。生產(chǎn)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(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,常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

  在進行自由曲面加工時,由于球頭刀具的端部切削速度為零,因此,為保證加工精度,切削行距一般很小,故球頭銑刀適用于曲面的精加工。而端銑刀無論是在表面加工質(zhì)量上還是在加工效率上都遠遠優(yōu)于球頭銑刀,因此,在確保零件加工不過切的前提下,粗加工和半精加工曲面時,盡量選擇端銑刀。另外,刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大,必須引起注意的是,在大多數(shù)情況下,選擇好的刀具雖然增加了刀具成本,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,所有刀具全都預先裝在刀庫里,通過數(shù)控程序的選刀和換刀指令進行相應的換刀動作。必須選用適合機床刀具系統(tǒng)規(guī)格的相應標準刀柄,以便數(shù)控加工用刀具能夠迅速、準確地安裝到機床主軸上或返回刀庫。編程人員應能夠了解機床所用刀柄的結構尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍等方面的內(nèi)容,以保證在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸,合理安排刀具的排列順序。

 

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