數控加工刀具必須適應數控機床高速、高效和(hé)自動化程(chéng)度高的特點,一般應包括(kuò)通用刀具、通用連接(jiē)刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯接刀具(jù)並(bìng)裝在機床動力頭上,因此已(yǐ)逐漸標準化和係列化。
數控刀具的分(fèn)類有多種方法(fǎ)。
根據刀具結構可分為:①整體式;②鑲嵌式,采用焊接或機(jī)夾式聯接,機夾(jiá)式(shì)又可分為不轉(zhuǎn)位和(hé)可轉位兩種;③特殊型式(shì),如複合式刀具、減震式刀具等。
根據製(zhì)造刀具所用的材料可分為(wéi):①高速鋼(gāng)刀(dāo)具;②硬質合金刀具;③金剛石刀具;④其他材料刀具,如立方氮化硼(péng)刀具、陶瓷刀具等(děng)。
從切削工藝上可分為:①車(chē)削刀具,分外圓、內孔、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(xǐ)削刀具等。
為了適應數控機床對(duì)刀具耐用、穩(wěn)定、易調(diào)、可換等的要求,近幾年機(jī)夾式(shì)可轉位刀具得到(dào)廣泛的(de)應用(yòng),在數量上達到整個數控刀具的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(dāo)具相比,有許多不同的要求,主要有以(yǐ)下特點(diǎn):①剛性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振(zhèn)及(jí)熱變形小;②互換性好,便於快速換刀;③壽命高,切削性(xìng)能穩定、可靠;④刀具的尺寸便於調整,以減少換刀(dāo)調整時間;⑤刀具應能可靠地斷屑或卷屑,以利於切屑的排除;⑥係列化、標準化,以利於編程和刀具管理。
刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態下進行的。應根據機床的(de)加工能力、工件材料的性能、加工工(gōng)序、切削用量以及其它相關因素正(zhèng)確選用刀具及刀(dāo)柄。
刀具選擇(zé)總的原則是:安裝調整方(fāng)便、剛性(xìng)好、耐用度和精度高。在滿足加(jiā)工要求的前提下,盡量選擇較短的刀柄,以提高刀具加(jiā)工的剛性。選取刀具時,要使刀具的尺寸(cùn)與被加工工件的表麵尺寸相(xiàng)適應。生產中,平麵零件周邊輪廓的加工(gōng),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(lì)銑刀;加工(gōng)毛坯表麵或粗加工(gōng)孔時,可選取鑲(xiāng)硬質合(hé)金刀片的玉米銑刀;對(duì)一些立體型麵和變斜角輪廓(kuò)外形的(de)加工,常采用球頭(tóu)銑刀、環形(xíng)銑刀、錐形(xíng)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(xuē)速度為零(líng),因此,為保證加工精度,切削(xuē)行距一(yī)般采用頂(dǐng)端密距,故球頭常用於曲(qǔ)麵的精加工。而平頭(tóu)刀具在表麵加工質量(liàng)和切削效率方麵都優(yōu)於球頭刀,因此,隻(zhī)要在(zài)保證不(bú)過切的前提下,無論是曲麵的粗(cū)加(jiā)工還是精加工,都應優先選擇平頭刀(dāo)。
另外,刀具的耐用度和精度與刀具價格關係(xì)極大,必須引起注意的是,在大多數情況下,選擇好的刀具雖然增加了(le)刀具成本(běn),但由此帶來的加工質量和加工效(xiào)率的提高,則可以使整(zhěng)個(gè)加工成本(běn)大大降低。
在加工中心上,各種刀具分別裝在刀庫上,按程(chéng)序規定(dìng)隨時進行選刀和換刀動作。因(yīn)此必須采用標準刀柄,以便使鑽、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應了解機床(chuáng)上所用刀柄的(de)結構尺寸、調整方法以(yǐ)及調整範圍,以便(biàn)在編(biān)程時確定刀具的徑向和軸(zhóu)向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具係統,其刀柄(bǐng)有直柄(3種規格)和錐柄(4種規格)2種(zhǒng),共包括16種不同用途的刀柄。
在經濟型數控機床的加工過程中(zhōng),由於刀具的刃磨、測(cè)量和更換多為人工手動進行,占用輔助時間較長,因此(cǐ),必須合理安排刀具的排列順(shùn)序。一般應遵(zūn)循以下原則:①盡量減少刀具數量;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(yòng),即使是(shì)相同尺寸(cùn)規格的刀具;④先銑後鑽;⑤先進行曲麵精(jīng)加工,後進行二(èr)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自動換(huàn)刀功能,以提高生產效(xiào)率等。
合理選擇切削用量的原則是:粗加工時,一般(bān)以提高生產率為主,但(dàn)也應考慮經濟性和(hé)加工成本;半精加工和(hé)精加工時,應在保證加工質量的(de)前提下,兼顧切削效率(lǜ)、經濟性(xìng)和加工成本。具體(tǐ)數值應(yīng)根據機床說明(míng)書、切削用量(liàng)手冊,並結合經驗(yàn)而定。
具體要考慮以下幾個因素: ①切(qiē)削深度t.在機床、工件和刀具(jù)剛(gāng)度允許的情況下,t就等於加工餘量,這是提高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(yī)般應留一定的餘量進行精加工。數控機(jī)床的(de)精(jīng)加工餘量可略小於普通機床。 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. ③切削速度v.提(tí)高v也是提高生產(chǎn)率的一個措施,但v與刀具耐用度的關係比較密切。隨著v的增(zēng)大,刀具耐用度急劇下降,故v的選擇主要取決於刀具耐用度。另外,切削速度與加工(gōng)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左右;而用同樣的(de)立銑刀銑削鋁(lǚ)合金時,v可選200m/min以上。 ④主軸轉速n(r/min)。主軸轉速一般根據切削速度v來選(xuǎn)定。計算公式(shì)為:v=nd/1000.數控(kòng)機床的控製麵板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)(倍(bèi)率)開關,可在(zài)加(jiā)工過程(chéng)中對主軸轉速進行整倍數調整。 ⑤進給速度vF.vF應根據零件的加工精度(dù)和表麵粗糙度要求以及刀具和工(gōng)件材料來選擇(zé)。vF的(de)增加也可以提高生產效率。加工表麵粗糙度要求(qiú)低時(shí),vF可選擇得大些。在加工(gōng)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*大進給速度(dù)要(yào)受到設備(bèi)剛度和進給係統(tǒng)性能等的限製。



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