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新闻动态 - 企业新闻

刀具的选择

一、刀具的选择

1、数控铣加工常用刀具的种类

数控铣加工刀具种类很多,为了适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点,所用刀具正朝着标准化、通用化和模块化的方向发展,主要包括铣削刀具和孔加工刀具两大类。数控铣刀具的分类有多种方法,我室数控铣常用刀具根据结构可分为:①整体式;②机夹式;机夹式又可分为不转位和可转位两种;根据制造刀具所用的材料可分为:①高速钢刀具;②硬质合金刀具;从切削工艺上可分为:平端立铣刀、圆角立铣刀、球头刀等。

2、数控铣加工对刀具的要求

为了保证数控铣机床的加工精度,提高数控铣机床的生产效率及降低刀具材料的消耗,在选用数控铣机床刀具和刀具材料时,除满足一般应用基本条件外,还要考虑在数控铣机床刀具工作条件等多方面因素,如切屑的断屑性能、刀具快速调整与更换,刀具的耐用度,因此对刀具和刀具材料提出更高的要求。

1)铣刀刚性要好一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要;二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。当工件各处的加工余量相差悬殊时,普通铣床很容易采用分层铣削解决,而数控铣削就必须按程序规定的走刀路线前进,碰到余量大时无法象通用铣床那样“随机应变”,除非在编程时能够预先考虑到,否则铣刀必须返回原点,用改变切削面高度或加大刀具半径补偿值的方法从头开始加工,多走几刀。但这样势必造成余量少的地方经常走空刀,降低了生产效率,如刀具刚性较好就不必这么办。2)铣刀的耐用度要高尤其是当一把铣刀加工的尺寸很多时,如刀具不耐用而磨损较快,就会影响工件的表面质量与加工精度,而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数,也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶,降低了工件的表面质量。除上述两点之外,互换性好,便于快速换刀;刀具的尺寸便于调整,以减少换刀调整时间;刀具应能可靠地断屑或卷屑,以利于切屑的排除;系列化,标准化,以利于编程和刀具管理,等等这些是数控加工需要注意的地方。(刀具配置:过去普通设备必须每种直径的刀具都要采购,数控铣床由于刀具半径补偿功能的使用,避免了储备的浪费,我室整体合金铣刀一般储备10MM以下直径的,就满足日常生产了。

3、数控铣加工刀具类型的选择

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。生产中,被加工零件的几何外形是选择刀具类型的主要依据。

1)铣削刀具的选用:加工曲面类零件时,为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切,而避免刀刃与工件轮廓发生干涉,一般采用球头刀,粗加工用三刃过中心铣刀,半精加工和精加工用四刃铣刀;铣较大平面时,为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度,一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀;铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀;铣键槽时,为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀或整体合金铣刀;

2)孔加工刀具的选用:数控机床孔加工一般难度较大,必须选用耐用度较高的钻头,比如U钻,整体合金涂层钻头等。尽量选择较粗和较短的刀杆,以减少切削振动。在我室数控加工中,由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行,占用辅助时间较长,因此,必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则:

①尽量减少刀具数量;

②一把刀具装夹后,应完成其所能进行的所有尺寸加工部位;

③粗精加工的刀具应分开使用,即使是相同尺寸规格的刀具;

④先铣后钻;

⑤先粗加工,再精加工。

⑥应尽可能利用数控机床的自动换刀功能,以提高生产效率等。

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,在绝大多数情况下,选择好的刀具虽然增加了当前刀具成本,但由此带来的加工质量和加工效率的提高,刀具寿命的延长等,则可以使整个加工成本大大降低。总之,根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量,选择刚性好,耐用度高的铣刀,是充分发挥数控铣床的生产效率和获得优秀的加工质量的前提。(例如,某型号机构壳体外观要求高,2003年之前用普通高速钢加长铣刀耐用度差,产品表面粗糙度达不到要求,上下尺寸误差达到0.3~0.5mm。后找国内厂家定做两把φ20,切深80mm四齿整体硬质合金铣刀。确定加工先后顺序,一把用来去除上下让刀误差,一把用侧刃保证粗糙度。至今8年了,两把刀依然能保证现在产品要求,还在使用。其使用成本早已收回。)

二、切削用量的确定

数控编程时,编程人员必须确定每道工序的切削用量,并以指令的形式写入程序中。切削用量包括切削速度、背吃刀量或侧吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法,需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度,充分发挥刀具切削性能,保证合理的刀具耐用度并充分发挥机床的性能,最大限度地提高生产率,降低成本。

切削速度的确定铣削的切削速度与刀具的耐用度T、每齿进给量fz、背吃刀量ap、侧吃刀量ae以及铣刀齿数Z成反比,与铣刀直径d成正比。其中原因是fzapaeZ增大时,使同时工作齿数增多,刀刃负荷和切削热增加,加快刀具磨损,因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。假如加大铣刀直径则可以改善散热条件,相应提高切削速度。速度的确定进给速度F是数控机床切削用量中的重要参数,主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。在轮廓加工中,在接近拐角处应适当降低进给量,以克服由于惯性或工艺变形在轮廓拐角处造成旋刀现象。确定进给速度的原则:

1)当工件的质量要求能够得到保证时,为提高生产效率,可选择较高的进给速度。一般在200~400mm/min范围内选取。

2)在加工深孔或用高速钢刀具加工时,宜选择较低的进给速度,一般在20~50mm/min范围内选取。

3)当加工精度,表面粗糙度要求高时,进给速度应选小些,刀具转速给高点,一般在20~50mm/min范围内选取。

4)刀具空行程时,可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。高转速,大走刀量适用于整体合金铣刀,但同时对产品质量影响较大。背吃刀量的确定在保证加工表面质量加工质量的前提下,背吃刀量应据机床、工件和刀具的刚度来决定,在刚度答应的条件下,应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量,这样可以减少走刀次数,提高生产效率。工件表面粗糙度要求为Ra3.2~12.5μm,分粗铣和半精铣两步铣削加工,粗铣后留半精铣余量0.5~1.0mm;工件表面粗糙度要求为R.8~3.2μm,可分粗铣、半精铣、精铣三步铣削加工,半精铣时端铣背吃刀量或圆周铣侧吃刀量取1.5~2mm,精铣时端铣背吃刀量取0.5~1mm,圆周铣侧吃刀量取0.3~0.5mm。(某型号顶盖双半圆槽热处理后表面氧化皮不易加工,优化加工刀具顺序,路径。先用u钻插铣去量,去掉轮廓拐角处大量,再用机夹合金刀具2mm深分层铣削,再执行精加工程序,这样保证了精加工刀具耐用度,提高了效率,降低了损耗。)

总之,数控刀具和切削用量的选择具有很大的灵活性,只有正确理解以上工艺要求,在实践中不断进行总结,合理运用才能有效提高质量,降低成本。

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