一、刀具的選擇
1、數控銑加工(gōng)常用刀具的種類
數(shù)控銑加工刀具種類(lèi)很多,為了適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點,所(suǒ)用刀具正(zhèng)朝著標準化、通用化和模塊化的方向(xiàng)發展,主要包括銑削刀具和孔加工(gōng)刀具(jù)兩大類。數控銑刀具的分類有多(duō)種方法,我(wǒ)室數(shù)控銑常用刀具根據結構可分為:①整體式;②機夾式;機夾式又可分為不轉位和可轉位兩(liǎng)種;根據製造刀具所用(yòng)的材(cái)料可分為:①高速鋼刀具;②硬質合金刀具;從切削工藝上可分為:平端立銑刀、圓角立銑刀、球頭刀等。
2、數控銑加工對刀具的要求
為了保證數控銑機床的加工精度,提高數控銑機床的生產效率及(jí)降低刀具材料的消耗,在選用(yòng)數控銑機床刀具和刀(dāo)具(jù)材料時,除滿足一般應(yīng)用基本條件外,還要考慮在數控銑機床刀具工作條件等多方麵因素,如切屑的斷屑性(xìng)能、刀具快(kuài)速調(diào)整與(yǔ)更換,刀具(jù)的耐用度,因此對刀具和刀具材料提出更高的要求。
1)銑刀剛性要好一是為提高生產效率而采用大切削用量的需要(yào);二是為適(shì)應數控銑床加工過程中(zhōng)難以調整切削用量的特點。當工件(jiàn)各處的加工餘量相差懸(xuán)殊時,普通銑床很容易采用分層銑削解決,而數控(kòng)銑削就必須按程序規定的走刀路線前進,碰到餘量大時無法象通用銑床那樣“隨機應變(biàn)”,除非在編程時(shí)能夠預先考慮到,否則銑刀必須(xū)返回原點,用改變切削麵高度或加(jiā)大刀(dāo)具半徑(jìng)補償值的方法從頭開始(shǐ)加工,多走幾(jǐ)刀。但這樣勢必造成(chéng)餘量少的地方經常走空刀,降低了生產效率,如刀具剛(gāng)性較好就不必這麽辦(bàn)。2)銑刀(dāo)的耐用度要高尤其是當一把銑刀加(jiā)工的尺寸很(hěn)多時,如刀具不耐用而磨損較快,就會影(yǐng)響工件的表(biǎo)麵質量與加工精度(dù),而且會增(zēng)加換刀引起的調刀與對刀次(cì)數,也會使工作表麵留(liú)下因對刀誤差而形(xíng)成的(de)接刀台階(jiē),降低了工件的表麵質量。除上述兩點之(zhī)外(wài),互換性(xìng)好,便(biàn)於快(kuài)速換刀(dāo);刀具的尺(chǐ)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(xiè),以利於切屑的(de)排除;係列化,標準化,以利於編程和刀具管理,等等這些是數控(kòng)加工需要注意的(de)地方。(刀具配置:過去普通設備必須每種直徑的刀具都要采購,數控銑床由於刀具半徑補(bǔ)償功能的使用,避免了儲備的浪費,我室整(zhěng)體合金銑刀一般(bān)儲備10MM以(yǐ)下直徑的,就滿足日常生產了。
3、數控銑加工刀具類型的選擇
刀具(jù)的選(xuǎn)擇(zé)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、加工工序、切削用量以及(jí)其它相(xiàng)關因素正確選(xuǎn)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(zú)加工要求的前提下,盡量選擇較短的刀柄,以提(tí)高刀具加工的(de)剛性。生(shēng)產中,被(bèi)加工零件的幾何外形是選(xuǎn)擇刀具類型的主要依據。
1)銑削刀具的選用:加工曲麵類(lèi)零件時,為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切,而避免刀(dāo)刃與工件輪(lún)廓發生(shēng)幹涉,一般采用球頭刀,粗加工用三刃過中(zhōng)心銑刀,半精加工和精加工用四刃銑刀;銑較(jiào)大平麵時,為了提高生產(chǎn)效率和提高加工表麵粗糙度,一般采用刀片(piàn)鑲嵌式盤形銑刀;銑小平麵或台階麵時一般采用通(tōng)用銑刀;銑鍵槽時,為了保證(zhèng)槽的尺寸精度、一般用兩(liǎng)刃鍵槽銑刀或(huò)整體合金銑刀;
2)孔加工刀具的選用:數控機床孔加工一般難度較大,必須選用耐用度較高的鑽頭,比如U鑽,整體(tǐ)合金塗層鑽頭等(děng)。盡量選擇較粗和較短的刀杆,以減(jiǎn)少切削振(zhèn)動。在我室數控加工中,由於刀具的(de)刃磨、測量和更換多為人工手動進行,占用(yòng)輔助時間較長(zhǎng),因此,必須合理安排刀具的排列順序。一般(bān)應遵循以(yǐ)下原則:
①盡量減少刀具數量(liàng);
②一把刀具(jù)裝夾後,應完成其所能進(jìn)行的所有尺寸加工部位;
③粗精加工的刀具應分開使用,即使是相同尺寸(cùn)規格的刀具;
④先銑後鑽;
⑤先粗加工,再精加工。
⑥應盡可能利用數控機床的自動換刀功能,以提高生產效率等。
另外(wài),刀(dāo)具的耐用度和精度與刀具價格關係極大,必須引起注意的是,在絕大多數情況下(xià),選擇好的刀具雖然增加了(le)當前刀具成本,但由此帶來的加工質量和加工效(xiào)率的提(tí)高,刀具壽命的延長等,則可以使整個加工成本大大降低。總之,根據被加工工件材料(liào)的熱處理狀態、切削性能及加工餘量,選擇剛性好(hǎo),耐(nài)用度高的銑刀,是充分發揮(huī)數控銑床的生產效率和獲得優秀的加工質量的前提。(例如,某型號機構殼體外(wài)觀要求高,2003年之前用普通高速鋼加長銑刀耐用度差,產品表麵粗糙度達不到要求,上(shàng)下尺寸誤差達到0.3~0.5mm。後找國內廠家定做兩把φ20,切深80mm四齒整(zhěng)體硬質合金(jīn)銑刀。確定加工先後順序,一把用(yòng)來去除上下(xià)讓刀誤差,一把用側刃保證粗糙度。至今8年了,兩把刀依(yī)然能保證現在產品要求,還在使用。其使用成本早已收回(huí)。)
二、切削用量的確定
數控編程時,編程人員(yuán)必須確定每道工序的切削用量(liàng),並以指令的形式寫入程序中。切削用量包括切削速度、背(bèi)吃刀量或側吃刀量及進給速度等(děng)。對於不同的加工方法,需要選用不同的切削(xuē)用量。切削用量的(de)選擇原則是:保證零件加工精(jīng)度和表麵粗糙度,充分發揮刀具切削性能,保證合理的刀具耐用度(dù)並充分發揮機床的(de)性能,最大限度地提高生產率,降低(dī)成本。
切削速度的確定銑削的切削速度與刀具的(de)耐用(yòng)度T、每齒進給量fz、背吃刀量ap、側吃刀量ae以及銑(xǐ)刀齒數Z成反比,與銑刀直徑d成正比。其(qí)中原因是fz、ap、ae、Z增大(dà)時(shí),使同時工作齒數(shù)增多,刀刃負荷和切削熱增加,加快刀具磨損,因此刀具耐用度限製了切削速度的提(tí)高。假如加大銑刀直徑則可以改(gǎi)善散熱條件,相應提高切削速度。速度的確定進給速度F是數控機(jī)床切削用量中的重要參數,主要根據(jù)零件的加工精度和(hé)表麵(miàn)粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。最大進給速(sù)度受機床剛度和進給係統(tǒng)的性能限製。在(zài)輪廓加工中,在接近拐角處應適(shì)當降低進給量,以克服由於慣性或工藝變形在輪廓拐角處造成旋刀現象。確定進給速度的原則:
1)當工件的質量(liàng)要求能夠得到保證時,為提高生產效率,可選擇較高的進給速度。一般在200~400mm/min範圍內(nèi)選取。
2)在加工深孔或用高速鋼刀具加工時,宜選擇較低的(de)進給(gěi)速度,一般在(zài)20~50mm/min範圍內選取。
3)當(dāng)加工精度,表麵粗糙度(dù)要求高時,進(jìn)給(gěi)速度應選小些,刀具轉速給高點,一(yī)般在20~50mm/min範圍(wéi)內選(xuǎn)取。
4)刀具(jù)空行程時,可以選擇該機床數控係(xì)統給定的最高進給(gěi)速度。高轉(zhuǎn)速,大走刀量適用於整體合金銑刀(dāo),但同時對產品質量(liàng)影響較大。背吃刀量的確定在(zài)保證加(jiā)工表麵質量加工質量的前提下,背(bèi)吃刀量應據機床、工件和刀具的剛度來(lái)決定,在(zài)剛度答應的條(tiáo)件下,應盡可能使背吃刀量等於工件的加工餘量,這樣可以減少走刀次數,提高生產效率。工件表麵粗(cū)糙度要求為Ra3.2~12.5μm,分粗銑和半精銑兩步銑削(xuē)加工,粗銑後留半(bàn)精(jīng)銑餘量(liàng)0.5~1.0mm;工件表麵粗糙度要求為R.8~3.2μm,可分粗銑、半(bàn)精銑、精銑三步銑削加工,半精銑時端銑背吃刀量或圓(yuán)周銑側吃刀量取1.5~2mm,精銑時端銑背吃刀量取0.5~1mm,圓周銑側吃刀量取0.3~0.5mm。(某型號頂蓋雙半圓槽(cáo)熱處理(lǐ)後表麵氧化皮不易加(jiā)工,優化加工刀具順序,路徑。先用u鑽插銑去量,去掉輪(lún)廓拐角處大量,再用(yòng)機夾合金刀具2mm深分(fèn)層銑削,再執行精加工程序,這樣保證了精加工刀具耐用度,提高了效率,降低了損耗。)
總之,數(shù)控刀具和切削用量的選擇具有很大的靈(líng)活性,隻有正確理解以(yǐ)上工藝要求(qiú),在實踐中不斷進行總結,合理運用才能有(yǒu)效提高質量,降低成本。