數控加工刀具必須適應數控機床高速(sù)、高效和自動(dòng)化程度高的特點,一般應包(bāo)括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄(bǐng)。刀柄(bǐng)要聯接刀具並裝(zhuāng)在機床動力(lì)頭上,因此(cǐ)已逐漸標準化和係列化。
數控刀具的(de)分類有多種方法。
根據(jù)刀具結構可分為:①整體式;②鑲嵌式,采用焊接或機夾(jiá)式聯接,機夾(jiá)式又可分為不轉(zhuǎn)位(wèi)和可轉位兩種;③特殊型式,如複合式刀具、減震式刀具等(děng)。
根(gēn)據製(zhì)造刀(dāo)具所用的材料可分為:①高速鋼(gāng)刀具;②硬質合金(jīn)刀具;③金剛石刀具;④其他材料刀具,如立(lì)方氮化硼刀具、陶瓷刀具(jù)等。
從切削(xuē)工藝上可分為:①車削刀具,分(fèn)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(sī)錐等;③鏜削刀具;④銑削刀具等(děng)。
為了適應數控機床對(duì)刀具耐用、穩定、易調、可換等的(de)要求,近(jìn)幾年機夾(jiá)式可(kě)轉位刀具得到廣泛的應用,在數量上達到整個數控刀具的(de)30~40,金屬切除(chú)量占總數的80~90.
數控刀(dāo)具與(yǔ)普通機床上所用的刀具相比,有許(xǔ)多不同的要求,主要有以下特點:①剛性好(hǎo)(尤其是粗加工(gōng)刀(dāo)具)、精度高、抗(kàng)振及熱變(biàn)形(xíng)小;②互換性(xìng)好,便於快速換刀;③壽命高,切削性能穩定、可靠(kào);④刀具的尺(chǐ)寸便於調整(zhěng),以減少換刀調整時間;⑤刀具應能可(kě)靠地斷屑或卷(juàn)屑,以利於(yú)切屑的排除;⑥係列化、標準化,以利於編程(chéng)和刀具管理。
刀具的選擇是在數控編程的人機交互(hù)狀態下進行的。應根據機床的(de)加工能力、工件(jiàn)材料的(de)性能、加工工序、切削用量以(yǐ)及其它(tā)相關因素正確選用刀具及(jí)刀柄。
刀具選擇總的原則是:安(ān)裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高(gāo)。在滿足加工要求的前提下,盡量選擇較短的刀柄,以提高刀具加工的剛性。選(xuǎn)取(qǔ)刀具時,要使(shǐ)刀(dāo)具的尺寸與被(bèi)加工工件的表麵尺寸相適應。生產中,平麵零件周(zhōu)邊輪廓的加工,常采用(yòng)立銑刀(dāo);銑削平麵時,應(yīng)選硬質合金刀片(piàn)銑刀;加工凸台、凹槽時(shí),選高速(sù)鋼立(lì)銑刀;加工毛坯表麵或粗加工孔時,可選取鑲硬質合金刀片(piàn)的玉米銑刀(dāo);對一些立體型(xíng)麵和變斜角輪廓外形的加工,常采用球(qiú)頭銑刀(dāo)、環形銑刀、錐形銑刀(dāo)和盤形銑刀。
在進行自由曲麵(模具)加工時,由於球(qiú)頭刀(dāo)具的(de)端部切削速(sù)度為零,因此,為保證加工精度,切削行距一般采用頂(dǐng)端密(mì)距,故球頭常(cháng)用於曲麵的精加工。而平頭刀具在表麵加工質量和切削效率(lǜ)方麵都優(yōu)於球頭刀,因此,隻要在保證不過(guò)切的前提下,無論(lùn)是曲麵的粗加工還是精加工,都應優先選擇平頭刀。
另外(wài),刀具的耐用度和精度(dù)與刀具價格關(guān)係極大,必須引起注意的是,在(zài)大多數情況下,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,各種刀具分別裝在刀庫上,按程(chéng)序規定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標準(zhǔn)刀柄(bǐng),以便(biàn)使鑽、鏜、擴、銑削等(děng)工序用的(de)標準刀具(jù)迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人(rén)員應了解機床上所(suǒ)用刀柄的結構尺寸、調整方(fāng)法以及調整範圍,以便在(zài)編程時確定(dìng)刀具的徑向(xiàng)和軸向尺寸。目(mù)前我國的加工中心采用TSG工(gōng)具(jù)係統,其刀柄有直(zhí)柄(bǐng)(3種規格)和錐柄(4種規(guī)格)2種,共包(bāo)括16種(zhǒng)不同用途的刀柄。
在經濟型數控機床的加工過程中,由於刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行,占用輔助時間(jiān)較長,因此,必須合理安排刀具的排列(liè)順序。一般應遵循以下原則:①盡量減少刀具數量;②一把(bǎ)刀具裝夾後,應完成其所(suǒ)能進行的所有加工步驟;③粗精加工的刀具應分開使用,即使是相同尺(chǐ)寸規格的刀具;④先銑後鑽(zuàn);⑤先進行曲麵(miàn)精加(jiā)工(gōng),後進行二維輪廓(kuò)精加工;⑥在(zài)可能的(de)情況下,應盡可能利用數控機床的自動換刀功能,以(yǐ)提高生產效率等。
合理選擇切削用量的原(yuán)則是:粗加工時,一般以提高生產(chǎn)率為主,但也應考慮經濟性和加(jiā)工(gōng)成本;半精(jīng)加(jiā)工和精加(jiā)工時,應在保證加工質量的前提下,兼顧切削效(xiào)率、經濟(jì)性(xìng)和加工(gōng)成本(běn)。具體數值應(yīng)根據機床說明(míng)書、切削用量手冊,並結合經驗而定。
具體要考慮以下幾個因素: ①切削深度t.在機床、工件和刀具剛度允(yǔn)許的情況下,t就等於加工餘量,這是提高生產率(lǜ)的一個有效措施。為了保(bǎo)證零件的加工精度和表麵粗糙度,一般應留(liú)一定(dìng)的(de)餘量進行精加工。數控機床(chuáng)的精加工餘量可略(luè)小於(yú)普通機床。 ②切削寬度L.一般L與(yǔ)刀具直(zhí)徑d成(chéng)正比,與切削深度成反比。經濟型數控機床的加(jiā)工過程中,一般L的(de)取值範圍為:L=(0.6~0.9)d. ③切削速度v.提高v也是提高生產率的(de)一個措施,但v與刀具耐(nài)用度的關(guān)係比較密切。隨著v的增大(dà),刀(dāo)具耐用度急劇下降,故v的選擇主要取決於刀具(jù)耐用度。另外,切削速度(dù)與加工材料也有很大關係,例如用立銑刀銑削合(hé)金剛30CrNi2MoVA時,v可采用8m/min左右;而用同樣的立(lì)銑刀銑削鋁合金時,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來選定。計(jì)算公(gōng)式為:v=nd/1000.數控機床的控製麵板上一般備有主軸轉速修調(倍率)開關,可在加工過程中對主軸轉速進行(háng)整倍(bèi)數調整。 ⑤進給速度vF.vF應根據(jù)零件的加工精度和表麵粗糙度要求以及刀具和工件材料(liào)來選擇。vF的增加也(yě)可以提(tí)高生產效率。加工表麵粗糙度要求低時,vF可選擇得大些。在加工過(guò)程中,vF也可通過機床控製麵(miàn)板(bǎn)上的修調(diào)開關進行人工調整,但是*大進(jìn)給速度(dù)要受到設備剛(gāng)度和進給係統性能等的限製。