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。
刀具偏移的含義
硬質合金刀具偏移是用來補償假定刀具長度與基準刀具長度之長度差的功能。車床數控系統規定X軸與Z軸可同時實現刀具偏移。刀具幾何偏移:由于刀具的幾何形狀不同和刀具安裝位置不同而產生的刀具偏移。刀具磨損偏移:由刀具刀尖的磨損產生的刀具偏移。
刀具偏移的應用
利用刀具偏移功能,可以修整因對刀不正確或刀具磨損等原因造成的工件加工誤差。例如:加工外圓表面時,如果外圓直徑比要求的尺寸大了0.2mm,此時只需將刀具偏移存儲器中的X值減小0.2,并用原刀具及原程序重新加工該零件,即可修整該加工誤差。同樣,如出現Z方向的誤差,則其修整辦法相同。
機械刀具角度和結構的選擇
重型車削粗加工階段,工件外表面的鍛造氧化皮、裂紋、鏟坑、鑄造夾雜、氣孔等缺陷都易導致刀具破碎,因此應選擇合理刀具角度。重型加工條件下,因粗加工要切除很厚的切屑,車刀一般采用前角g=8~12゜,而普通g=15゜。切削刃傾角l=10~18°。如果減小前角,即增大切削角,可在某種程度上增加切削刃的強度。應指出:減小前角,切削力增大,但在g由15°變到10°時,切削力增加得很小,而增大的工作前角和楔角,提高了刀刃的鋒利性和刀尖強度尤其是在工件很重,旋轉帶有沖擊性的負荷時,切削刃的刃傾角l=10~18°創造了有利的切削條件,因而在切削時,沖擊力的作用點離開了刀尖,可防止刀尖破碎。 同時,在主切削刃上開有1mm左右寬的負倒棱、R2mm左右的刀尖圓角以提高刀刃的抗沖擊性能,但刀具安裝角度還要根據實際情況調整。
粗加工階段切削余量大,對刀具的剛性要求較高。一般而言,整體刀具剛度好,但結構笨重,裝卸困難:而機夾刀具拆卸靈活,動剛度也可滿足加工要度。機夾刀具的刀片材質選擇及夾持結構對加工精度很重要,實際加工中發現,偏心銷夾緊和勾頭壓緊式不適合重型粗加工,因為粗加工時工藝系統振動大,常使壓緊機構松動,導致刀片損壞:上壓式結構也常因阻礙了切屑的流出而造成壓塊的損壞。機夾刀具的制造精度要求也很高,因為即使微小的誤差,也能使定位機構變成承力機構,由于重型切削的加工過程中切削力很大,易使刀具損壞。
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