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        數(shù)控車床加工刀具的選擇

        2015-01-28 18:32:45宋慶剛
        科學中國人 2015年11期
        關鍵詞:車刀數(shù)控車床刀片

        宋慶剛

        濟南鐵路高級技工學校

        數(shù)控車床加工刀具的選擇

        宋慶剛

        濟南鐵路高級技工學校

        計算機技術在飛速發(fā)展,伴隨計算機發(fā)展的數(shù)控車床也在我國機械加工行業(yè)中得到越來越廣泛的應用。在加工過程中數(shù)控機床不僅解決了普通機床難以解決的許多難題,而且提高了生產(chǎn)效率和加工精度,同時為了滿足這種要求也對加工工藝和刀具設計提出了許多新的、更高的要求。為使數(shù)控車床這些先進的設備更好地發(fā)揮作用,必須解決這些問題。本文通過對幾種典型刀具加工特點的分析,總結出加工刀具的選擇要點,使用戶能夠合理經(jīng)濟地從眾多數(shù)控機床中作出選擇。

        數(shù)控車床刀具

        一、概述

        在數(shù)控加工過程中,數(shù)控刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容,它不僅影響數(shù)控機床的加工方式與效率,而且還能直接影響加工質(zhì)量。自動編程技術的發(fā)展,使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設計數(shù)據(jù)成為可能,特別是數(shù)控系統(tǒng)電腦與數(shù)控機床的聯(lián)接,使得零件設計、制定工藝及編程的整個過程全部在計算機上完成,而且不需要輸出專門的工藝文件。

        二、數(shù)控加工常用刀具的種類及特點

        在數(shù)控車加工過程中,數(shù)控車刀具必須適應數(shù)控車機床高速、高精度和自動化程度比較高的特點,數(shù)控刀具一般包括通用刀具、少量專用刀具。系列化和標準化是一個發(fā)展趨勢。數(shù)控車加工用刀具可分為常規(guī)性刀具和標準化刀具。標準化刀具是發(fā)展方向。發(fā)展標準化刀具的主要有幾方面優(yōu)點:減少換刀具時的停機時間,提高數(shù)控車床生產(chǎn)加工效率;縮短數(shù)控車床換刀,安裝時間,提高了小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟性指標;提高刀具的標準化和合理化的程度;提高刀具的管理及柔性加工的水平;有效地消除刀具測量誤差。

        1、數(shù)控刀具的分類

        根據(jù)刀具結構可分為:

        整體式;鑲嵌式,復合式刀具,減震式刀具等。

        根據(jù)制造刀具所用的材料可分為:高速鋼刀具;硬質(zhì)合金刀具;金剛石刀具;立方氮化硼刀具,陶瓷刀具等。

        從刀刃的數(shù)量分類:

        單刃刀具:所謂的單刃刀具是指僅有一條主切削刃的刀具;

        多刃刀具:所謂的多刃刀具是指具有兩條以上(含兩條)主切削刃的刀具。

        數(shù)控機床對刀具穩(wěn)定、耐用、易調(diào)換等的要求越來越高,為了適應這些要求,近幾年機夾式可轉(zhuǎn)位刀具在機械加工過程中得到廣泛的應用,在數(shù)量上都占了很大的比例。

        數(shù)控刀具一般用在高性能、高精度的數(shù)控機床上,為了取得穩(wěn)定,良好的加工效率,一般對數(shù)控刀具從設計、制造和使用都提出了比普通刀具更高的要求。數(shù)控刀具主要有以下特點:

        1、刀具制造結構的優(yōu)化

        理想的刀具結構能比較好的提高切削效率,如硬質(zhì)合金數(shù)控車削刀具在結構上已較多采用表面圖形穩(wěn)定結構。內(nèi)孔車刀采用硬質(zhì)合金內(nèi)冷卻、模塊可換和可調(diào)式結構,而如內(nèi)冷卻結構,則是一般普通機床無法應用的。

        2、高精度的刀具制造質(zhì)量

        為穩(wěn)定加工出高精度的零件表面,因而對刀具的表面粗糙度、尺寸公差、形位公差等方面提出了比普通刀具更嚴格的要求,特別是可轉(zhuǎn)位車刀,為確保車刀刀片刀尖在轉(zhuǎn)位后車削的重復定位精度,刀體刀槽和定位尺寸等部位的尺寸精度、表面粗糙度必須嚴格予以保證。

        3、合理寬度的斷屑槽

        數(shù)控機床應用刀具對斷屑槽有嚴格的要求。加工時,刀具不斷屑就會影響機床的正常工作,數(shù)控車刀優(yōu)選了針對不同加工材料的合理斷屑槽型,使切削時能得到穩(wěn)定斷屑。

        4、刀具(刀片)表面的處理

        刀具(刀片)表面處理基本上采用涂層處理,由于涂層能顯著提高刀具硬度、減小摩擦、提高切削效率和使用壽命,所以在各類硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位數(shù)控刀具中占有相當大的比例。涂層后的硬質(zhì)合金刀片還可進行干切削,這也為保護環(huán)境實現(xiàn)綠色切削創(chuàng)造了有利條件。

        三、數(shù)控加工刀具的選擇

        刀具的選擇首先是在數(shù)控工藝的正確編制下進行的。沒有正確的工藝就無法選擇正確的刀具,其次應考慮到機床的加工能力、工件的材料和形狀、加工工序、切削用量等。

        1、選擇數(shù)控刀具的原則

        選擇數(shù)控刀具在滿足加工質(zhì)量的前提下主要考慮經(jīng)濟效益,即是考慮刀具的使用壽命,刀具壽命與背吃刀量,切削速度,進給量和加工裝夾,工序有著密切關系。

        在制定切削背吃刀量,切削速度,進給量時,應首先滿足加工質(zhì)量,再考慮刀具的經(jīng)濟性要求,較低的加工效率,較低的刀具成本不可取,同樣較高的加工效率,但是刀具使用壽命很低也是不可取的,而合理的刀具壽命則應考慮加工效率和生產(chǎn)成本兩個因素。一般應在充分考慮加工工藝的前提下按合理的生產(chǎn)率和合理的刀具壽命兩種因素都考慮進去的原則來選擇數(shù)控刀具。

        數(shù)控機床的加工精度要高于普通機床,同樣的與普通機床加工所用刀具相比,數(shù)控機床加工用刀具也具有了更高的要求,一:鋼性好,二:強度高,三:精度高,四:加工出的尺寸穩(wěn)定,五:刀具耐用度高,六:拆裝調(diào)整方便,這些條件來滿足數(shù)控機床高效率低成本的要求。

        2、選擇數(shù)控車削用刀具

        數(shù)控車削車刀常用的一般分普通車刀、成型車刀、機夾車刀三類。

        ①普通車刀。普通車刀是在普通車床上應用最廣的一種。也是分析各類刀具的基礎。車刀用于各種車床上,加工外圓、內(nèi)孔、端面、螺紋、車槽等

        ②成型車刀。成形車刀是加工回轉(zhuǎn)體成形表面的專用刀具,其刃形是根據(jù)工件廓形設計的,可用在各類車床上加工內(nèi)外回轉(zhuǎn)體的成形表面。用成形車刀加工零件時可一次形成零件表面,操作簡便、生產(chǎn)率高,加工后能達到公差等級IT8~IT10、粗糙度為10~5μm,并能保證較高的互換性。但成形車刀制造較復雜、成本較高,刀刃工作長度較寬,故易引起振動。成形車刀主要用在加工批量較大的中、小尺寸帶成形表面的零件。

        ③機夾車刀機夾車刀是采用普通刀片,用機械夾固的方法將刀片夾持在刀桿上使用的車刀。機夾車刀可以用于車削內(nèi)外表面,特別適合于車削各種光滑連接(凹形)的成型面。

        四、結束語

        工欲善其事,必先利其器,在機械加工中,作為機床加工的執(zhí)行者的刀具起著至關重要的作用。無論數(shù)控車床,數(shù)控銑床還有其他數(shù)控機床都必須依靠刀具才能發(fā)揮作用,離開刀具將無法加工工件。伴隨著CNC技術的提高,數(shù)控機床設備更新?lián)Q代速度也越來越快,跟多種類,跟好性能的數(shù)控刀具也將數(shù)量越來越多,品質(zhì)越來越好,數(shù)控刀具的選擇和使用和數(shù)控機床的選擇也將同樣重要。

        [1]金屬切削原理與刀具(第三版)王為建主編中國勞動社會保障出版2007年

        [2]車工工藝與技能訓練彭德蔭主編中國勞動社會保障出版社2001年

        [3]數(shù)控加工工藝學(第二版)韓鴻鸞主編中國勞動社會保障出版社2005年

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