數控加工刀具必須適應數控機床(chuáng)高速、高效和自動化程度(dù)高的特點,一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少(shǎo)量專(zhuān)用刀柄。刀柄要(yào)聯接刀具並裝在機床動力頭上,因此已逐漸標準化和係列化。
數控(kòng)刀具的分類有多(duō)種方法。
根據刀具結構可分為:①整體式;②鑲嵌式,采用焊接或機夾式聯(lián)接,機夾式又可分(fèn)為不轉位和可轉位兩種;③特殊型(xíng)式,如複合式刀具(jù)、減震式刀具等。
根據製(zhì)造刀具所(suǒ)用的材料可分為(wéi):①高速(sù)鋼刀具(jù);②硬質(zhì)合(hé)金刀具;③金剛石刀具;④其他材料刀具,如立方(fāng)氮化硼刀具、陶瓷刀具(jù)等(děng)。
從(cóng)切削工(gōng)藝上可(kě)分為:①車削刀具,分外圓、內孔、螺紋(wén)、切割刀具等(děng)多種;②鑽削刀具,包括鑽頭、鉸(jiǎo)刀、絲錐等;③鏜削刀具;④銑削刀具等(děng)。
為了適應數(shù)控機床對(duì)刀具耐用、穩定、易調、可換等(děng)的要求,近幾年機夾式可轉位刀(dāo)具得到廣泛的應(yīng)用,在數量上達到整個數控刀具的30~40,金(jīn)屬切除(chú)量占總數的80~90.
數控刀具與普通機床上所用的刀具相比,有許多不同的要求,主要有(yǒu)以下(xià)特點(diǎn):①剛性好(hǎo)(尤其是粗加工刀具)、精(jīng)度高、抗振及熱變(biàn)形(xíng)小(xiǎo);②互(hù)換(huàn)性好,便於快速換刀;③壽命高,切(qiē)削性能穩定、可靠;④刀具的尺寸便(biàn)於調整,以減少換刀調整時間;⑤刀具應能可靠(kào)地斷屑或卷屑,以(yǐ)利於切屑的排除;⑥係列(liè)化、標準化,以利於編程和(hé)刀具(jù)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(jù)機床的加(jiā)工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以(yǐ)及(jí)其它相關因素正確(què)選用刀具及(jí)刀柄。
刀具選擇總的原則是:安裝調整(zhěng)方便(biàn)、剛性(xìng)好、耐用度(dù)和精度高。在滿(mǎn)足加工要求的(de)前提下,盡量選擇較短的刀柄(bǐng),以提高刀具加工的剛性。選取刀具時,要使刀具的尺寸(cùn)與被加(jiā)工工件的表麵(miàn)尺寸相適應。生產中,平麵零件周邊輪廓(kuò)的加(jiā)工,常(cháng)采用立銑刀;銑削平麵時,應選硬質合金刀(dāo)片銑刀;加工凸台、凹槽時,選高速鋼立銑刀;加工毛坯(pī)表(biǎo)麵或粗加工孔時,可選取鑲(xiāng)硬質合金刀片的玉米銑刀(dāo);對一些立體型麵和變斜角輪廓外形的加工,常采用球頭銑刀、環形(xíng)銑刀、錐形銑刀(dāo)和盤形銑刀。
在(zài)進行(háng)自由曲麵(模具)加工(gōng)時(shí),由(yóu)於球頭刀具的端部切削速度為零,因此,為保證加工精度,切削行距一般采用頂端密距,故球頭常用於曲(qǔ)麵的精(jīng)加工。而平頭刀具在表麵加工質量和切削(xuē)效率方麵都(dōu)優於球頭刀,因此,隻要在(zài)保(bǎo)證不過切的(de)前提下,無論是曲麵的粗加工還是精加工,都應優先選擇平頭刀。
另外,刀具(jù)的耐用度和精度與刀具價格關係極大,必須引起注意的是,在大多數情況下(xià),選擇好(hǎo)的刀具雖然增加了刀(dāo)具成(chéng)本,但由此帶來的(de)加工質量和加工效率的提高,則(zé)可以使整個加工成本大大(dà)降(jiàng)低。
在加工中心上(shàng),各種刀具分別裝在(zài)刀庫上,按程序規定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標準刀柄,以便使(shǐ)鑽、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具迅速、準確地(dì)裝到機床主軸或刀(dāo)庫上去。編程人(rén)員應了(le)解機床上所(suǒ)用刀柄的結(jié)構尺寸、調整方法以及調整範圍,以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中(zhōng)心采用TSG工具係統,其(qí)刀柄有直柄(3種(zhǒng)規格(gé))和錐柄(4種規格)2種,共包括16種不同用途的刀柄。
在經濟(jì)型數控(kòng)機床的(de)加工過程中,由於刀具的刃(rèn)磨、測量和(hé)更換多為人工手動進(jìn)行,占(zhàn)用輔助時間較長,因此,必須合(hé)理安(ān)排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則(zé):①盡量減少刀具數量;②一把刀具裝夾後(hòu),應完成其所能(néng)進行的所有加工步驟;③粗精加工的刀具應分開使用,即使是相同尺寸規格的刀具;④先銑後鑽;⑤先進行曲麵精加工,後進(jìn)行二(èr)維輪廓精加工;⑥在可能的情況下,應盡可能(néng)利用數(shù)控機床的自動換刀功能,以(yǐ)提高生產效(xiào)率等。
合理選(xuǎn)擇(zé)切削用量的原則是:粗加工時,一般以提高生產率為主,但也應考慮經濟性和(hé)加工成本;半精加工和精加工時(shí),應在保證加工質量的前提下,兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具(jù)體數值應根據機(jī)床說(shuō)明書、切削用量手冊,並結合經驗而定。
具體要考(kǎo)慮以下幾(jǐ)個因素: ①切削深度t.在機床、工件和刀具剛度允許的情況下,t就等於加工餘量,這是提高生產率的一個有效措(cuò)施。為(wéi)了保證零(líng)件的加工精度和表麵粗糙度,一般應(yīng)留一定的餘量進行精加工。數控機床的精(jīng)加工餘量(liàng)可略(luè)小於普通(tōng)機床。 ②切削寬(kuān)度L.一般L與(yǔ)刀具直徑d成正比,與切削深度成反比。經濟型數(shù)控機(jī)床的加工過程中,一般L的取值範圍(wéi)為:L=(0.6~0.9)d. ③切削速度v.提高v也是提高生產率(lǜ)的一(yī)個措施,但v與刀具(jù)耐用度(dù)的關係比較密切。隨著v的增大,刀具耐用度急劇下降,故v的選擇主要取決於刀具耐用度(dù)。另外,切削速(sù)度與加(jiā)工材料也有很大關係,例如用立銑刀(dāo)銑削合金剛30CrNi2MoVA時,v可采用8m/min左(zuǒ)右;而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時,v可選200m/min以上。 ④主軸轉速(sù)n(r/min)。主軸轉速一般根據切削速度v來選定。計(jì)算公式為:v=nd/1000.數(shù)控機床的控製(zhì)麵板上一般(bān)備有主軸轉速修調(diào)(倍率)開關,可在加(jiā)工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。 ⑤進給速度(dù)vF.vF應根據零(líng)件(jiàn)的加工精度(dù)和表麵(miàn)粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇(zé)。vF的增加也可以(yǐ)提高生產效(xiào)率。加工(gōng)表麵粗(cū)糙度要求低時,vF可選擇得大些。在加工過程中,vF也可通過機床控製麵板上的修調開關進行人工調(diào)整,但是*大進(jìn)給速度要受到設備(bèi)剛度和進給係統性能等的限(xiàn)製。