硬質合金刀具的材料、幾何參數對切削力、切削熱有重要的影響,正確選擇刀具,對減少零件加工變形至關重要。
(1)合理選擇刀具幾何參數。①前角:在保持刀刃強度的條件下,前角適當選擇大一些,一方面可以磨出鋒利的刃口,另外可以減少切削變形,使排屑順利,進而降低切削力和切削溫度。切忌使用負前角刀具。②后角:后角大小對后刀面磨損及加工表面質量有直接的影響。切削厚度是選擇后角的重要條件。粗銑時,由于進給量大,切削負荷重,發熱量大,要求刀具散熱條件好,因此,后角應選擇小一些。精銑時,要求刃口鋒利,減輕后刀面與加工表面的摩擦,減小彈性變形,因此,后角應選擇大一些。③螺旋角:為使銑削平穩,降低銑削力,螺旋角應盡可能選擇大一些。④主偏角:適當減小主偏角可以改善散熱條件,使加工區的平均溫度下降。
(2)改善刀具結構。
①減少銑刀齒數,加大容屑空間。由于鋁件材料塑性較大,加工中切削變形較大,需要較大的容屑空間,因此容屑槽底半徑應該較大、銑刀齒數較少為好。②精磨刀齒。刀齒切削刃部的粗糙度值要小于Ra=0.4um。在使用新刀之前,應該用細油石在刀齒前、后面輕輕磨幾下,以消除刃磨刀齒時殘留的毛刺及輕微的鋸齒紋。這樣,不但可以降低切削熱而且切削變形也比較小。③嚴格控制刀具的磨損標準。刀具磨損后,工件表面粗糙度值增加,切削溫度上升,工件變形隨之增加。因此,除選用耐磨性好的刀具材料外,刀具磨損標準不應該大于0.2mm,否則容易產生積屑瘤。切削時,工件的溫度一般不要超過100℃,以防止變形。
硬質合金刀具半徑補償有B功能和C功能兩種補償形式。由于B功能刀具半徑補償只根據本段程序進行刀補計算,不能解決程序段之間的過渡問題,要求將工件輪廓處理成圓角過渡,因此工件尖角處工藝性不好;C功能刀具半徑補償能自動處理兩程序段刀具中心軌跡的轉接,可完全按照工件輪廓來編程,因此現代CNC數控機床幾乎都采用C功能刀具半徑補償。
刀具半徑補償的方向怎么樣判斷呢?判斷的方法:“順著刀具運行的方向”上看去刀具在工件的左面為左補償,刀具在工件的右面為右補償。補償可以為“負”,當刀具半徑補償取負值時,G41和G42的功能互換。
刀具的半徑值預先存入存儲器Dxx中,xx為存儲器號,當一個程序需用到幾把刀時,建議刀具號Txx和存儲器Dxx相對應,即T1號刀具半徑補償值相應地使用D01號存儲器,這樣加工時不容易搞錯。執行刀具半徑補償后,數控系統自動計算,并使刀具按照計算結果自動補償。在加工的過程中,如果零件輪廓尺寸與圖紙尺寸有差別,就可以通過修正存儲器Dxx中的半徑補償值,再重新運行程序以達到要求。取消刀具半徑補償用G40,也可用D00取消刀具半徑補償。
使用中需注意:建立、取消刀補時,G41、G42、G40指令必須與G00或G01指令共段,即使用G41、G42、G40指令的程序段中必須同時使用G00或G01指令,而不得同時使用G02或G03,并且建立、取消刀補時所運行的直線段的長度要大于所要補償的刀具半徑值,否則補償功能不起作用;而在補償方式中,寫入2個或更多刀具不移動的程序段(輔助功能,暫停等等),刀具將產生過切或欠削。
金剛石刀具的性能特點
① 極高的硬度和耐磨性:天然金剛石是自然界已經發現的硬的物質。金剛石具有極高的耐磨性,加工高硬度材料時,金剛石刀具的壽命為硬質合金刀具的lO~100倍,甚至高達幾百倍。
② 具有很低的摩擦系數:金剛石與一些有色金屬之間的摩擦系數比其他刀具都低,摩擦系數低,加工時變形小,可減小切削力。
③ 切削刃非常鋒利:金剛石刀具的切削刃可以磨得非常鋒利,天然單晶金剛石刀具可高達0.002~0.008μm,能進行超薄切削和超精密加工。
④ 具有很高的導熱性能:金剛石的導熱系數及熱擴散率高,切削熱容易散出,刀具切削部分溫度低。
⑤ 具有較低的熱膨脹系數:金剛石的熱膨脹系數比硬質合金小幾倍,由切削熱引起的刀具尺寸的變化很小,這對尺寸精度要求很高的精密和超精密加工來說尤為重要。
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