硬質合金刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態下進行的。應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是:安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下,盡量選擇較短的刀柄,以提高刀具加工的剛性。
選取刀具時,要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產中,平面零件周邊輪廓的加工,常采用立銑刀;銑削平面時,應選硬質合金刀片銑刀;加工凸臺、凹槽時,選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔時,可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀;對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工,常采用球頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。
在進行自由曲面(模具)加工時,由于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,故球頭常用于曲面的精加工。而平頭的刀具在表面加工質量和切削效率方面都優于球頭刀,因此,只要在保證不過切的前提下,無論是曲面的粗加工還是精加工,都應優先選擇平頭的刀。另外,刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大,必須引起注意的是,在大多數情況下,選擇好的刀具雖然增加了刀具成本,但由此帶來的加工質量和加工效率的提高,則可以使整個加工成本大大降低。
在加工中心上,各種刀具分別裝在刀庫上,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,以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應了解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整范圍,以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。
前角在正交平面內測量的前刀面與基面間的夾角。機械刀具前刀面在基面之下時為正前角,刀具前刀面在基面之上時為負前角。前角一般在-5°~ 25°之間選取。前角選擇的原則:前角的大小主要解決刀頭的堅固性與鋒利性的矛盾。因此首先要根據加工材料的硬度來選擇前角。加工材料的硬度高,前角取小值,反之取大值。其次要根據加工性質來考慮前角的大小,粗加工時前角要取小值,精加工時前角應取大值。基本原則是:塑性越大的金屬前角越大,像鑄鐵這類幾乎沒塑性的前角要取到負值
后角在正交平面內測量的主后刀面與切削平面間的夾角。后角不能為零度或負值,一般在6°~12°之間選取。后角選擇的原則:首先考慮加工性質。精加工時,后角取大值,粗加工時,后角取小值。其次考慮加工材料的硬度,加工材料硬度高,主后角取小值,以增強刀頭的堅固性;反之,后角應取小值。
主偏角在基面內測量的主切削刃在基面上的投影與進給運動方向的夾角。主偏角一般在30°~ 90°之間選取。主偏角的選用原則:首先考慮車床、夾具和刀具組成的車工工藝系統的剛性,如車工工藝系統剛性好,主偏角應取小值,這樣有利于提高車刀使用壽命和改善散熱條件及表面粗造度。其次要考慮加工工件的幾何形狀,當加工臺階時,主偏角應取90°,加工中間切入的工件,主偏角一般取60
機械刀具在拉削和鉸削加工中的應用
在拉削加工中,一般采用復合式漸開線跳齒內孔超硬材料拉刀加工工件孔,其優點主要有兩點:其一是花鍵刃開側隙的刀齒結構和合理的跳齒排布方式, 保證了拉刀的制造質量,而且其制造工藝不復雜,成本與普通的復合式漸開線拉刀相比也沒有太多差別。其二是這種加工方式保證了工件內孔各形面間的同軸度,在后續加工工序中,可以統一選用小徑圓面為定位基準, 從而使得后序檢驗心軸和定位心軸的制作簡化了許多,同時也保證了各加工表面的位置精度。
在硬鑄件小孔或淬硬鋼的鉸削加工中,PCBN 電鍍鉸刀應用十分廣泛。這類鉸刀以9CrSi 或42HRC 的45# 鋼作為基體,具有切削和前后導向部分。其基體設計要十分合理,且制造精度要求很高,切削部分要比前導向部分大0.04mm,工件孔深要小于切削區長度,切削區長度要比后導向長度略小。例如,某工廠加工直徑大約為12mm 的淬火鋼工件, 其硬度為45HRC,底部尺寸大約為12mm,加工要求孔的圓柱度為0.005mm,表面粗糙度為0.2μm。這個時候一般選用的是一組5 把電鍍CBN 鉸刀來進行加工。有些發動機制造廠用PCBN 或PCD 電鍍鉸刀珩鉸汽缸體的主軸承孔來代替珩磨,這種做法使工作效率提高了數倍,且加工成品質量穩定。
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