数控加工刀具必须适应数控机床高速、高(gāo)效和自动化程度高的(de)特点,一般应包括通用刀具、通用连接刀(dāo)柄及少(shǎo)量专用刀柄(bǐng)。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上,因此已逐渐标准(zhǔn)化和系列化。
数控刀(dāo)具的分类有多种方法(fǎ)。
根据刀具结构可分(fèn)为(wéi):①整体式;②镶(xiāng)嵌(qiàn)式,采用焊接或机夹式联接,机夹(jiá)式又可分为不转位和可转位两种;③特殊型(xíng)式,如复合式刀具、减震式刀具等。
根据制造(zào)刀具所用的材料可(kě)分为:①高速钢刀(dāo)具;②硬质合金刀具;③金刚石刀具;④其他材(cái)料刀具,如立(lì)方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。
从切削工艺上可(kě)分为:①车削刀具,分外圆、内孔、螺纹、切割刀(dāo)具等多种;②钻(zuàn)削刀具,包括钻头、铰刀、丝锥等;③镗削刀(dāo)具;④铣削刀具等。
为(wéi)了适应数控(kòng)机床对刀具耐(nài)用、稳定、易调、可换等的要求,近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用,在数量上达到整个数控刀(dāo)具的30~40,金属切除量占总数的80~90.
数控刀具与普通机床(chuáng)上所用的刀具相(xiàng)比,有(yǒu)许多不同的要求,主要有以下特(tè)点:①刚性好(尤其是粗加(jiā)工刀具)、精度高、抗振及(jí)热变形小;②互换性好,便于快速(sù)换刀;③寿命高,切削性能稳定、可靠;④刀具的尺寸便于调整,以减少换刀调整时间;⑤刀具应能可靠地断屑或卷屑,以利于(yú)切屑的(de)排除;⑥系列化、标准化(huà),以利于编程和刀具管理。
刀具(jù)的选择是在数控编程(chéng)的人机交互状态(tài)下进行的。应根据机(jī)床的加工(gōng)能力、工件材料的性能、加(jiā)工工序、切削用量以及其它相关因(yīn)素正确选用刀具(jù)及刀柄。
刀具选(xuǎn)择总的原则是:安装调(diào)整方便、刚性好、耐用度(dù)和精度高。在(zài)满足加工要求的前提下,尽量选择较短的刀(dāo)柄,以提高(gāo)刀具加工的刚性。选取刀具时,要使刀具的尺寸与(yǔ)被加工(gōng)工件的表面尺寸相适应。生(shēng)产中,平面零件周(zhōu)边轮廓的加工,常采用立铣刀;铣削平面(miàn)时,应选硬质合金刀片铣刀;加工凸台、凹槽时,选高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加(jiā)工孔(kǒng)时,可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工,常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣(xǐ)刀。
在进行自由曲面(模具)加工时,由于球头刀具的(de)端部切削速度为零(líng),因此,为保证加工精度,切削行距一般采用顶端密距(jù),故球头常用于(yú)曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质(zhì)量和切削(xuē)效率方面都(dōu)优于球头刀,因此,只要(yào)在保证不过(guò)切的前提下,无论是曲面的粗加工还是精加工,都应优先选择平头刀。
另(lìng)外,刀(dāo)具的耐用度和精度与刀具价格关系(xì)极大(dà),必须引起注意(yì)的是,在大多数情况下,选择好的刀具虽然增加了刀具成本,但由此带(dài)来的加工质量和加(jiā)工效率的(de)提高,则可以使整个加工成(chéng)本大大降低。
在(zài)加工中心上,各种刀具分别(bié)装在刀库上,按程序规定随时进行选刀(dāo)和换刀动作。因此必须采用标准(zhǔn)刀柄,以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去(qù)。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺(chǐ)寸、调整方法以及调整范围,以便在编程(chéng)时确(què)定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统(tǒng),其刀柄有直柄(3种规格)和锥柄(4种(zhǒng)规格)2种,共(gòng)包括16种不同用途的刀(dāo)柄。
在经(jīng)济型数控机床的加工过程中,由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行,占用辅助时间(jiān)较长,因此,必须合理安排刀具的排列顺序。一般(bān)应遵循(xún)以下原则:①尽量(liàng)减(jiǎn)少刀具数量;②一把刀具装夹(jiá)后,应(yīng)完成其所能进行(háng)的所(suǒ)有加(jiā)工步骤;③粗精加工的刀具应分开使(shǐ)用(yòng),即使是相同尺寸规格的(de)刀具;④先铣后钻(zuàn);⑤先进行曲面精加工,后(hòu)进行二维轮廓精加工(gōng);⑥在可能的情况(kuàng)下,应尽可能利用数控机床的自动换刀功能,以提高生产效率等。
合理选择切(qiē)削用量的原(yuán)则是:粗加工时,一般以(yǐ)提高生产率为主,但也(yě)应(yīng)考虑经济性和加工成本(běn);半精加(jiā)工和精加(jiā)工时,应(yīng)在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经(jīng)济性和加工(gōng)成本。具体数值应根据机床说明书、切削(xuē)用量手册,并结合经验而定。
具体要考虑以下几个因素: ①切削深度t.在机(jī)床、工件和刀具刚度允许的情(qíng)况下,t就等于加工余量(liàng),这是提高生产率的一个有效(xiào)措(cuò)施。为了保证零件(jiàn)的加工精度和(hé)表面粗糙度,一般应留一定的余量进行精加工。数(shù)控机床的精(jīng)加工余(yú)量可略小于普通机床。 ②切(qiē)削宽度(dù)L.一(yī)般(bān)L与刀具直径d成正比,与切削深度成(chéng)反比。经济型数控(kòng)机床的加工过程中(zhōng),一(yī)般L的取值范围为:L=(0.6~0.9)d. ③切削速度v.提高v也是提高生产率的一个措施,但v与刀具耐用度的关系比较密切。随着v的增大,刀(dāo)具耐用度急剧下降,故v的选择主要取(qǔ)决于刀具耐用度。另外,切削速度与加工材料也有很大关(guān)系,例如用立(lì)铣刀铣削合金(jīn)刚30CrNi2MoVA时,v可采用8m/min左右;而用同(tóng)样的立铣(xǐ)刀铣削铝合金时,v可选200m/min以上。 ④主轴转(zhuǎn)速n(r/min)。主轴转速一(yī)般根据切削速度v来选(xuǎn)定。计算公式为:v=nd/1000.数控机床的(de)控制面板上一般备有(yǒu)主(zhǔ)轴(zhóu)转速修(xiū)调(倍率)开(kāi)关,可在加工(gōng)过(guò)程(chéng)中对主轴转速进行整倍数调整。 ⑤进(jìn)给速度vF.vF应根(gēn)据零件的加工精度(dù)和表面粗糙度要(yào)求以及刀(dāo)具和工(gōng)件材料来选(xuǎn)择。vF的增加也可以提(tí)高生产效率。加工表面粗(cū)糙度要求低时,vF可选择得大些。在(zài)加工过程中,vF也(yě)可通过机床控制面(miàn)板上(shàng)的修调开关进行人工调整,但是*大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的(de)限制。



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