硬质合金刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是:安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下,尽量选择较短的刀柄,以提高刀具加工的刚性。
选取刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中,平面零件周边轮廓的加工,常采用立铣刀;铣削平面时,应选硬质合金刀片铣刀;加工凸台、凹槽时,选高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时,可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工,常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
在进行自由曲面(模具)加工时,由于球头刀具的端部切削速度为零,因此,为保证加工精度,切削行距一般采用顶端密距,故球头常用于曲面的精加工。而平头的刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀,因此,只要在保证不过切的前提下,无论是曲面的粗加工还是精加工,都应优先选择平头的刀。另外,刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大,必须引起注意的是,在大多数情况下,选择好的刀具虽然增加了刀具成本,但由此带来的加工质量和加工效率的提高,则可以使整个加工成本大大降低。
在加工中心上,各种刀具分别装在刀库上,按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此必须采用标准刀柄,以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围,以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。
刀具偏移的含义
硬质合金刀具偏移是用来补偿假定刀具长度与基准刀具长度之长度差的功能。车床数控系统规定X轴与Z轴可同时实现刀具偏移。刀具几何偏移:由于刀具的几何形状不同和刀具安装位置不同而产生的刀具偏移。刀具磨损偏移:由刀具刀尖的磨损产生的刀具偏移。
刀具偏移的应用
利用刀具偏移功能,可以修整因对刀不正确或刀具磨损等原因造成的工件加工误差。例如:加工外圆表面时,如果外圆直径比要求的尺寸大了0.2mm,此时只需将刀具偏移存储器中的X值减小0.2,并用原刀具及原程序重新加工该零件,即可修整该加工误差。同样,如出现Z方向的误差,则其修整办法相同。
机械刀具角度和结构的选择
重型车削粗加工阶段,工件外表面的锻造氧化皮、裂纹、铲坑、铸造夹杂、气孔等缺陷都易导致刀具破碎,因此应选择合理刀具角度。重型加工条件下,因粗加工要切除很厚的切屑,车刀一般采用前角g=8~12゜,而普通g=15゜。切削刃倾角l=10~18°。如果减小前角,即增大切削角,可在某种程度上增加切削刃的强度。应指出:减小前角,切削力增大,但在g由15°变到10°时,切削力增加得很小,而增大的工作前角和楔角,提高了刀刃的锋利性和刀尖强度尤其是在工件很重,旋转带有冲击性的负荷时,切削刃的刃倾角l=10~18°创造了有利的切削条件,因而在切削时,冲击力的作用点离开了刀尖,可防止刀尖破碎。 同时,在主切削刃上开有1mm左右宽的负倒棱、R2mm左右的刀尖圆角以提高刀刃的抗冲击性能,但刀具安装角度还要根据实际情况调整。
粗加工阶段切削余量大,对刀具的刚性要求较高。一般而言,整体刀具刚度好,但结构笨重,装卸困难:而机夹刀具拆卸灵活,动刚度也可满足加工要度。机夹刀具的刀片材质选择及夹持结构对加工精度很重要,实际加工中发现,偏心销夹紧和勾头压紧式不适合重型粗加工,因为粗加工时工艺系统振动大,常使压紧机构松动,导致刀片损坏:上压式结构也常因阻碍了切屑的流出而造成压块的损坏。机夹刀具的制造精度要求也很高,因为即使微小的误差,也能使定位机构变成承力机构,由于重型切削的加工过程中切削力很大,易使刀具损坏。
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