李淑靜
【摘 要】本文根據(jù)數(shù)控機(jī)床的刀具性能要求來(lái)進(jìn)行了數(shù)控機(jī)床刀具選擇和應(yīng)用的探討,希望可以讓數(shù)控機(jī)床的零件符合標(biāo)準(zhǔn),發(fā)揮最大的作用。數(shù)控機(jī)床使用的刀具對(duì)其性能具有一些要求性,必須得是滿足這些要求的刀具才能夠?qū)?shù)控機(jī)床的作用發(fā)揮出來(lái)。數(shù)控使用的刀具除了要有非常高的精度之外,對(duì)其剛度、耐用度等都有很高的要求,而且必須是尺寸穩(wěn)定,便于裝卸的刀具,所以制作刀具的材料也有要求。
【關(guān)鍵詞】數(shù)控刀具;類型;選擇;應(yīng)用
1.數(shù)控刀具的分類
1.1數(shù)控刀具結(jié)構(gòu)
(1)整體式:刀具為一體,由一個(gè)胚料制造而成,不分體。
(2)鑲嵌式:采用焊接或機(jī)夾式聯(lián)接,機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種。
(3)特殊型式:如復(fù)合式刀具、減震式刀具等。
1.2制造刀具所用的材料
(1)高速鋼刀具:有足夠的強(qiáng)度和韌性,有較好的工藝性。目前高速鋼作為主要的刀具材料已經(jīng)被較為廣泛的的應(yīng)用于各種銑刀、絲錐、鉆頭等刀具的加工。
(2)硬質(zhì)合金刀具:與高速鋼刀具相比硬度高、耐磨性好、耐熱性高、允許的切削速度比高速鋼高5-10倍。因此常用于高速的切削加工,例如加工中心中的大進(jìn)給、小切深、無(wú)切削液的精加工。
(3)金剛石刀具:耐磨性好摩擦系數(shù)是目前最小的。但由于其硬度較高,不能加工成任意的形狀,因此主要用于磨削類刀具,如金剛石砂輪等。同時(shí)由于金剛石會(huì)與某些材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在加工中需特別注意。
(4)其他材料刀具:如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。
(5)涂層刀具:通過(guò)化學(xué)或物理方法在表面涂覆一層耐磨性好的難熔金屬化合物。如 TiC涂層、TiN涂層、Al2O3,涂層、TiN和TiC復(fù)合涂層。
2.刀具選擇應(yīng)考慮的主要因素
(1)被加工工件的材料、性能:金屬、非金屬,強(qiáng)度、剛度、塑性、韌性及耐磨性能等。
(2)加工工藝的類別。車削、鉆削、銑削、磨削等。
(3)加工階段粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。
(4)加工的幾何形狀、加工余量、零件的技術(shù)指標(biāo)。
(5)刀具能承受的切削用量。
3.數(shù)控加工刀具的選擇
3.1數(shù)控加工中,由于銑床、加工中心類機(jī)床工藝能力強(qiáng)大,刀具種類繁多,因此銑刀類型的選擇非常重要
常用的銑刀種類有平底立銑刀、端銑刀、球頭刀、環(huán)形刀,鼓形刀和錐形刀等,功能也各不相同。選取銑刀時(shí)要求刀具的尺寸與勸口工工件的尺寸和形狀相適應(yīng)。在銑刀選擇時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)毛坯面加工為防止因毛坯表面硬化層和夾沙現(xiàn)象而引起刀具快速磨損,應(yīng)選用合適的硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行銑削加工,以提高生產(chǎn)效率。
(2)平面加工銑削平面時(shí),常采用鋃齒可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的面銑刀和立銑刀。精銑平面時(shí)因加工表面材質(zhì)不均勻,選擇直徑小些的銑刀,以減小切削扭矩;精銑時(shí),銑刀直徑應(yīng)大些,最好能包容加工面的寬度,以提高切削效率和保證加工精度。加工余量較小且表面質(zhì)量要求較高時(shí),可采用立方氮化硼刀片的面銑刀。
(3)平面零件周邊的輪廓加工常采用立銑刀,銑刀半徑應(yīng)小于工件輪廓的最小凹圓弧半徑,以免造成銑不凈的“死角”。
(4)凸臺(tái)或凹槽的加工加工只有凹槽時(shí),通常采用鍵槽銑刀。精度要求較高的凹槽內(nèi)表面可使用直徑比槽寬略小的鍵槽銑刀,先銑削槽的中間部分再采用刀具補(bǔ)償 (如G41、G42)功能,銑削槽的兩側(cè)。
(5)特殊成型面的加工對(duì)于一些批量生產(chǎn)的特定工件或加工內(nèi)容,為提高成產(chǎn)效率,可專制造成型銑刀,如圓弧面、內(nèi)凹槽、特形孔或臺(tái)階。
3.2進(jìn)行刀具選擇的時(shí)候,需要對(duì)刀具的尺寸以及加工工件表面尺寸進(jìn)行篩選
進(jìn)行生產(chǎn)時(shí),用立銑刀來(lái)對(duì)平面零件的周圍輪廓進(jìn)行加工;用合金刀片銑刀來(lái)對(duì)平面加工,凹臺(tái)和凹槽則是用速鋼立銑刀來(lái)進(jìn)行;使用合金刀片的玉米銑刀對(duì)毛坯表面進(jìn)行加工;立體型面及變斜角輪廓需要用球頭銑刀、環(huán)形銑刀等。
3.3球頭刀具一般是在曲面精工的時(shí)候使用,在進(jìn)行自由曲面加工的時(shí)候,可以借助球頭刀具頂部的零切削速度來(lái)確保加工的精度
平頭刀具具有較好的切割質(zhì)量和效率,所以只要不會(huì)過(guò)切,在曲面的粗加工和精加工中,使用平頭刀是比較好的選擇。此外,刀具價(jià)值影響著刀具的鬧用度和精度,通常價(jià)格高昂的刀具,其成本也比較高,加工質(zhì)量比較好,可以提升加工效率和質(zhì)量,間接的降低了成本。
3.4不同的加工階段使用不同的刀具
在粗加工的時(shí)候,主要是進(jìn)行去除余量的工作,所以要求刀具的剛性、精度比較高;半精加工和精加工的時(shí)候,就是一質(zhì)量為主要的保證前提,所以要求刀具的精度較高。粗加工使用低精度刀具,精加工使用高精度刀具。要是粗加工和精加工都選擇同樣的刀具,可以使用精加工使用后淘汰的刀具,粗加工對(duì)精度要求不高,精加工的刀具在使用后會(huì)有一定的磨損,精度有所降低,這樣一來(lái)就能夠減少加工成本。
3.5一般的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床,部分工作都是有人工完成的,像是磨刀刃、測(cè)量、刀具更換等等,需要比較多的時(shí)間來(lái)完成,所以需要對(duì)刀具的安排合理化
(1)刀具數(shù)量要少。
(2)沒(méi)把刀具在安裝后,都應(yīng)該將其需要使用的部位加工完成。
(3)粗加工和精加工刀具要分開(kāi)。
(4)先銑后鉆,先進(jìn)行曲面精加工,后進(jìn)行二維輪廓精加工。
(5)盡量減少手工換刀的工序,這樣可以保證生產(chǎn)效率。
3.6選擇刀具的時(shí)候要依照其壽命來(lái)進(jìn)行挑選
(1)考慮成本、刀具復(fù)雜度、工藝需求。
(2)高精度和復(fù)雜的刀具其使用期限應(yīng)該要高于單刃刀具。
(3)機(jī)夾刀具的壽命可以選擇短一些的,確保生產(chǎn)效率。
(4)對(duì)于裝刀、換刀、凋刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合床與自動(dòng)化加工刀具,刀具壽命應(yīng)選高些,尤其要保證刀具可靠性。
(5)對(duì)于大件的精加工要盡量減少加工途中換刀的情況,選擇刀具的壽命要考慮到零件精度和表面粗糙度。
4.數(shù)控刀具的要求比普通機(jī)床刀具要求有所區(qū)別
第一,數(shù)控刀具要求刀具的剛性好、精度高、具有抗振和穩(wěn)定的抗熱性,能夠在生產(chǎn)中快速的進(jìn)行更換。第二,使用期限長(zhǎng),刀具的切割穩(wěn)定。第三,刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇?,以利于切屑的排除。第四,系列化、?biāo)準(zhǔn)化,方便對(duì)其進(jìn)行管理和編程。
5.數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的主要要求
首先,刀具具有良好的切削性。可以適應(yīng)高速切削以及大荷載切削,刀具性能好,剛性高。其次,刀具的精度高,可以準(zhǔn)確的進(jìn)行重復(fù)定位,刀具的刀形精度高。再者,刀具種類要多,規(guī)格齊全,以適應(yīng)不同的加工要求,滿足生產(chǎn)需求。最后,工具系統(tǒng)完善,可以進(jìn)行多種零件生產(chǎn)。
6.結(jié)束語(yǔ)
數(shù)控機(jī)床是目前制造的核心和基礎(chǔ),其應(yīng)用范圍廣,在我國(guó)有著良好的發(fā)展前景,對(duì)于其刀具的正確使用研究具有非常重要的意義。進(jìn)行數(shù)控編程的時(shí)候,要能夠讓刀具即時(shí)切換,并且定量進(jìn)行切削。所以進(jìn)行數(shù)控機(jī)床刀具的研究,選擇正確的刀具,對(duì)于生產(chǎn)來(lái)說(shuō)都是比較有意義的事情。 [科]
【參考文獻(xiàn)】
[1]肖慶中.金屬切削原理與刀具[M].北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版杜,2001.
[2]榮瑞芳.數(shù)控加工工藝與編程[M].西安:西安電子大學(xué)出版社,2006.