數控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點,一(yī)般應包括通用刀具、通用連接(jiē)刀柄及少量(liàng)專用刀柄。刀柄要聯接刀具並裝在機床(chuáng)動力(lì)頭上,因此已逐漸標準化和係列化。
數控(kòng)刀具的分類有多種方法。
根據刀具結(jié)構可分為(wéi):①整體式;②鑲嵌式,采用焊接(jiē)或(huò)機夾式聯接,機夾式又可分為不轉位和可轉位(wèi)兩種;③特殊型式,如(rú)複合式刀具、減震式刀具等。
根據(jù)製造刀具所用的材料可分為:①高速鋼刀具;②硬質合金刀具(jù);③金剛石刀具;④其他材料刀具,如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具(jù)等(děng)。
從切削工藝上可(kě)分為:①車(chē)削刀具,分外圓、內孔、螺(luó)紋、切割刀具等多(duō)種;②鑽削刀具,包括鑽頭、鉸刀、絲錐等;③鏜削刀具;④銑削刀具等。
為了適應(yīng)數控機床對(duì)刀具耐用、穩定、易(yì)調、可換等的要求,近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應(yīng)用,在數量上達到整個(gè)數控刀具的30~40,金屬切除量占總數的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(yào)求,主要有以(yǐ)下特點:①剛性(xìng)好(尤其(qí)是粗加工刀具)、精度高、抗振及熱變形小;②互換性好,便於快速換刀;③壽命高,切削(xuē)性能穩定、可靠;④刀具的尺寸便於調整,以減少換刀調整時間;⑤刀具應能(néng)可靠地斷屑(xiè)或卷屑,以利於切屑的(de)排除;⑥係列化、標準化,以利於編程和刀具管理。
刀具的選(xuǎn)擇是(shì)在數控編程的人機交(jiāo)互狀態下(xià)進行的。應根據機床的加工能力、工(gōng)件材料的性能、加工工序、切削用量以及其(qí)它相關因(yīn)素正確選用刀(dāo)具及刀柄。
刀具選擇總的(de)原則是:安裝調整方便、剛性好、耐用度(dù)和精度高。在(zài)滿足加工要求的前提下,盡量選擇較短的刀柄,以提(tí)高刀具加工的剛性。選取刀具時,要使刀具的尺寸與被加工工件的表麵尺寸相適應。生產中,平麵零件周邊輪廓的加工,常采用立銑刀;銑削平麵時,應選硬質合金刀片銑刀;加工凸台、凹槽時,選高速鋼(gāng)立銑刀;加(jiā)工毛坯表麵或粗加工孔時,可選取鑲硬質合金(jīn)刀片的玉米銑刀;對一些(xiē)立體型麵和變(biàn)斜角輪廓外形的加工,常采用球頭銑(xǐ)刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。
在進(jìn)行(háng)自由曲麵(模具)加工時,由於球頭刀具的端(duān)部切削速度(dù)為零,因此,為保(bǎo)證加工精度,切削行距一般采用頂端密距,故球(qiú)頭常用(yòng)於曲麵的精加工。而平頭刀具在表麵(miàn)加工質量和切(qiē)削效率方麵都優於球(qiú)頭刀,因此,隻要在保證不過切的前提下,無論是(shì)曲麵(miàn)的粗加工還是精加工,都應優先選擇平頭刀。
另外,刀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,在大多數情況下(xià),選擇好的刀具雖然增加了刀(dāo)具成本,但由(yóu)此帶來(lái)的加工質量和加(jiā)工效率的提高,則可(kě)以使整個加工成本大大降低。
在加工中心(xīn)上(shàng),各(gè)種刀具分別裝在刀庫上,按(àn)程序規定隨時進(jìn)行選刀和換刀動作。因此(cǐ)必須采(cǎi)用標準刀柄,以便使鑽、鏜、擴、銑削等工序用的標(biāo)準刀具迅速、準確地裝到機床主軸(zhóu)或刀庫(kù)上去。編程人員應了解機床上所用(yòng)刀柄的結構尺寸、調整方法(fǎ)以及調整範圍,以便在編程時確定刀具的徑向和(hé)軸向尺寸。目前我國的(de)加工中心采用TSG工具係統,其刀(dāo)柄有(yǒu)直柄(3種規格)和錐柄(4種規格)2種(zhǒng),共包括16種不同用途的刀柄。
在經濟型數控機床的加工過程中,由於(yú)刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行,占用(yòng)輔助時間較長,因此,必須合理安(ān)排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則:①盡量減(jiǎn)少刀(dāo)具數量;②一把刀具裝夾後,應完成其(qí)所能進行的所有(yǒu)加工步驟;③粗(cū)精加工的刀具應分開使用,即使是相同(tóng)尺寸規格的刀具;④先銑後鑽;⑤先進行曲麵精(jīng)加工,後進(jìn)行二維(wéi)輪廓精加工;⑥在可能的情況下,應盡可能利用數控機床的自動換(huàn)刀功能,以提高生產(chǎn)效率等。
合理選擇切削用量的原則是:粗加工時,一般以(yǐ)提高(gāo)生產率為主,但也應(yīng)考慮經濟性(xìng)和加工成本;半精加工和精加工時,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(chéng)本(běn)。具體數值應根據機床說(shuō)明(míng)書、切(qiē)削用量(liàng)手冊(cè),並結合經驗而定。
具體要考慮以(yǐ)下幾個因素: ①切(qiē)削深度t.在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情(qíng)況下,t就等於加工餘量,這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。為了(le)保證零件的加工精度和表麵粗糙度,一般應留一定的餘量(liàng)進行精加(jiā)工。數控機床的精加(jiā)工餘量可略小於普通機床。 ②切削寬(kuān)度L.一般L與刀具直(zhí)徑d成正比,與切削深度成反比。經濟型數控機床的加工過程(chéng)中,一般(bān)L的(de)取值(zhí)範圍為:L=(0.6~0.9)d. ③切削速度v.提高v也是(shì)提高生產率的(de)一個措施,但(dàn)v與刀具耐用度的關(guān)係比較密切。隨著v的增(zēng)大,刀具(jù)耐用(yòng)度急劇下降,故v的選擇主(zhǔ)要取決於(yú)刀具耐用度。另外,切削速度與加工材料也有很(hěn)大關係,例(lì)如用立銑刀銑削合金(jīn)剛30CrNi2MoVA時,v可采用8m/min左右;而用同樣的立銑刀銑削(xuē)鋁合金時(shí),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。計算公式為(wéi):v=nd/1000.數(shù)控機床的控製麵板上一般備有主軸轉速修(xiū)調(倍率)開關,可在加(jiā)工過程中對主軸轉速進行整倍數調整(zhěng)。 ⑤進給速度vF.vF應根(gēn)據零件的加工精度和表麵粗糙度要求以及刀(dāo)具和工件材(cái)料來選(xuǎn)擇(zé)。vF的增加也可以提高(gāo)生產效率。加工表麵粗糙度要求低時,vF可(kě)選擇得大些。在加(jiā)工過程(chéng)中,vF也可(kě)通過機床(chuáng)控製麵板上的修調(diào)開(kāi)關進行人工調整,但是*大進給速度要受到設備剛度和(hé)進給係統性能等的限製。