刀具选用范文（精选7篇）
刀具选用 第1篇
1. 刀具结构型式
铣刨机常用刀具结构型式如图1所示,正常结构是在合金材质的刀体2上镶嵌硬质合金刀尖1,刀尖与刀体焊接后再作特殊的强化处理,形成刀具的主体。附属结构包括预压垫片3和弹性套4。弹性套的作用是固定刀具和改善刀体的旋转性能;预压垫可使刀具安装方便,同时提高)刀具的旋转性能,还可保护刀座外表面不被磨损。
1.硬质合金刀尖2.刀体3.预压垫片4.弹性套
2. 影响刀具使用寿命的因素
刀具的使用寿命,除了与铣刨鼓的设计、刀具的排布及制造有关外,还取决于铣刨功率、铣刨材料、铣刨深度、工作速度及使用维护状况。铣刨功率越大,对刀具的性能要求越高。沥青路面的硬度要比水泥路面低,一般沥青路面使用普通的刀具即可满足要求,但水泥路面就要使用更高性能的刀具。铣刨工作的负荷随着行驶速度的增加而迅速增加,而在其他条件相同时,若铣刨鼓转速增加,负荷减小,刀具磨损将加快。在正常工况下,可按平均每铣刨50 m的工作量,需要更换一把刀具计算。
3. 刀具更换的时机
刀具失效的主要形式是磨损,为确保有效的铣刨施工,应定期检查刀具的磨损状况。不同的磨损程度及不同的刀尖长度,将导致不同的纹理及切削深度,即使是几毫米的差别也能显著影响铣刨效果。为了获得高质量的铣刨纹理,应及时更换磨损不均匀的刀具,确保所有刀具在施工中具有均匀的磨损程度。
更换刀具的依据可参考刀尖直径,如图2所示。刀具磨损后,刀尖的有效直径增大,对铣刨材料的穿透力下降,机器行驶速度也随之下降,当刀尖达到最大直径时,应及时更换刀具。
如果需铣刨的路面材料过软,刀体比刀尖更易磨损,而刀体过早磨损对刀具的失效影响更大,如图3所示。刀体合金钢的耐磨性能远远低于刀尖硬质合金的耐磨性能,若刀体的合金钢磨损后,会使硬质合金刀尖失去支撑和保护,在刀尖磨损很少甚至基本没磨损时便从刀体脱落下来。若不及时更换,不仅刀体很快磨掉,刀座也会磨坏;同时刀尖脱落后,整机因受力不平衡而发生颤动,严重时会使相关部件损坏。
浅谈数控加工中刀具的特点及选用 第2篇
关键词：数控加工；刀具；特点；选用
引言
在数控机床加工中，数控加工工艺的重要内容是数控刀具的选择和切削用量的确定，数控机床使用的刀具必须具有较高硬度和高耐磨性、足够的强度与韧性以及高的耐热性，还需要较好的工艺性与经济性，因为它不但会对数控机床的加工效率产生影响，还会直接影响加工质量。
1.数控加工刀具的特点
1.1车刀的种类和用途
按不同的用途可将车刀分为外圆车刀、端面车刀、切断刀、内孔车刀、成型刀和螺纹刀等（见图1）。
1.2车刀切削部分的材料
在车削过程中，车道的切削部分是在较大的切削抗力、较高的切削温度和剧烈的摩擦条件下进行工作的。车刀寿命的长短和切削效率的高低首先决定于车道切削部分的材料是否具备优良的切削性能。常用刀具材料如下：①高速钢刀具。②硬质合金刀具。③陶瓷刀具。④涂层刀具。
1.3车刀的几何形状
车刀由刀柄和刀体组成。刀柄是刀具的加持部分；刀体是车刀的切削部分，它又由“三面两刃一尖”一般的刀具（即前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、刀尖）组成，具体结构如图2所示。
前刀面是切屑流经过的表面。
主后刀面是与工件切削表面相对的表面。
副后刀面是与工件已加工表面相对的表面。
主切削刃是前刀面与主后刀面的交线，担负主要的切削工作。
副切削刃是前刀面与副后刀面的交线，担负少量的切削工作，起一定的修光作用。
2.数控刀具的选择
刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响零件的加工质量。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。
因为数控机床与普通机床相比，其主轴转速及范围比较高，并且主轴输出功率较大，所以对数控加工刀具的提出了更高的要求，与传统加工方法相比，要求精度高、刚性好、强度大、耐用度高，而且要求安装调整方便，尺寸稳定。这就要求刀具的几何参数标准化、系列化，结构合理。
刀具的几何参数除具有几何角度外，还包括前刀面形式和切削刃形状等。刀具切削部分的主要角度如图3所示。
（1）前角和前刀面形状的选择。前角的选择应考虑“锐中求固”的原则。工件材料的强度、硬度较低时，选用较大前角；反之，选用较小的前角。车削脆性材料时，为了避免崩刀一般应选用较小的前角，但不宜选用负前角。
（2）后角的选择。粗加工时以确保刀具强度为主，应取较小的后角（4°～6°）；精加工时以保证加工表面质量为主，一般取8°～12°。工件材料硬度高、强度大或者加工脆性材料时取较小后角，反之后角可取大点。
（3）主偏角的选择。加工高硬度的材料宜取较小的主偏角；工艺系统刚性较好时，减小主偏角可提高刀具寿命；刚性不足时，应取较大的主偏角，以减小径向阻力，减少振动。
（4）负偏角的选择。负偏角的合理数值首先应满足加工表面质量要求，在考虑刀尖强度和散热体积。一般刀具的负偏角在不引起振动的情况下可选取较小的数值。
（5）过渡刃的选择。刀尖处磨有过渡刃后，则能显著地改善刀尖的切削性能，提高刀具寿命。
4.结束语
数控机床在生产实际中的应用越来越广泛，已经形成了量化生产线，数控加工刀具的选择已经成为数控加工中的关键问题之一。所以，操作人员必须熟悉刀具的选择方法，充分发挥数控机床的优点，从而保证零件的加工质量和加工效率，提高企业的经济效益和生产水平。
参考文献：
[1]于淑芹.简析数控刀具的合理选用[J].科技与企业，2014，（6）：296-296
[2]祁捷.数控加工的刀具选择[J].价值工程，2011，30（13）：72
浅谈数控切削刀具的选用 第3篇
关键词：数控切削刀具,要求选用
1 数控加工对刀具的要求
在数控加工中, 大部分刀具虽然和普通加工的相同, 但是数控加工对其的要求更高。具体如内容下。
为保证加工质量和提高生产效率应有较高的可靠性和耐用度, 为适应粗加工时的大切深和快速进给要求应刚度好和强度高;应有较好的断屑排屑性能使机床正常运转;安装调整方便, 以及选用优质刀具材料等。
2 数控加工刀具的分类
从刀具结构分有整体式, 如立铣刀;镶嵌式;特殊型式等。
从刀具材料分有高速钢刀具、硬质合金刀具、金刚石刀具等。
3 数控加工材料的选择
用于数控加工的刀具材料分为高速钢、硬质合金、涂层合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等。切削金属的刀具材料, 一般有硬度、强度、红硬性导热性等指标的要求。其中硬度和强度是重要的指标。理想的刀具当然是硬度、强度兼备。所以, 硬质合金和涂层硬质合金刀具是在实际加工中应用最多的。
因此, 被加工表面质量的要求、表面精度、切削载荷的大小以及切削过程中有无冲击和振动被加工材料等是数控加工刀具选择的主要依据。
高速钢刀具。含较多钨、铬、等合金元素的高合金钢工具叫高速钢。有通用型高速钢和高性能高速钢。
通用型高速钢。其硬度在62~69HRC之间, 具有一定的耐磨性以及高度的强度和韧性, 切削速度一般不高于45~60m/min, 不适合高速切削。
高性能高速钢。它是在高速钢的基础上, 通过增加碳、钒的含量而得到的耐热性、耐磨性更高的钢种。高性能高速钢具有较好的红硬性, 在620~660℃时仍可保持60HRC的硬度, 其耐用度是通用型高速钢的2~3.5 倍。高性能高速用于钢大部分加工高温合金、钛合金等难加工材料。但其综合性能不能和通用型高速钢相比。
曾是切削工具的主流的高速钢, 随着数控机床的应用越来越广泛, 因其切削效率低, 已逐渐被硬质合金刀具代替。在切削某些难加工材料以及在复杂刀具制造中, 高速钢凭借其在强度、韧性、红硬性及工艺等方面的综合性能仍有较广泛的应用。
硬质合金刀具及涂层硬质合金刀具
硬质合金刀具是由硬度和熔点都很高的碳化物用C0、mo、ni做粘结剂制成的粉末冶金制品。其硬度可达77~81HRC, 能耐810~1100℃高温, 许用切削速度是高速钢的4~11 倍。但其冲击韧性和抗弯强度都不及高速钢。 近些年, 又出现了可以在车削、铣削、钻削、铰孔、镗孔加工等有着大量应用的新型刀具, 适合的工件材料也更加广泛了。
涂层硬质合金刀具是在具有较好韧性的硬质合金基体上, 采用化学气相沉积法或物理气相沉积法涂覆一薄层厚度和耐磨性极高的难熔的金属化合物而得到的材料。使其不仅有基体材料的韧性和强度, 还具有较高的耐磨性。
其他材料刀具
(1) 陶瓷刀具。有氮化硅陶瓷刀和氧化铝陶瓷刀, 氧化铝陶瓷刀又分为单组分氧化铝陶瓷刀、复合氧化铝陶瓷刀和增强氧化铝陶瓷刀。因其较高的硬度、红硬性好, 所以适应和加工铸铁、钢材及有色金属和非金属材料。
(2) 超硬刀具材料。包括金刚石和立方氮化硼, 它们的高切削性能, 高, 极小的表面粗糙度值适应搞一个高硬度的材料的加工。
4 数控车削刀具的选用
数控车刀还分为尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀, 这是按照车刀刀尖形状不同划分的;数控车削加工中广泛使用的是机夹可转位车刀。其刀体不需重新装夹对刀节省时间提高效率;机夹刀具已标准化, 尺寸稳定, 刀杆刀槽的制作精度高;刀刃无需重磨, 方便使用涂层刀, 使刀具寿命延长等优点。机夹刀的选择主要考虑如下几个方面1) 机床影响因素主要有机床类型、刀架形式和夹紧方式, 工件夹持方式。2) 刀片的夹紧方式分为刚性夹紧、螺纹夹紧、杠杆夹紧、楔块夹紧。3) 选择刀片形状主要考虑被加工工件的表面形状、切削方法和刀片的转位次数等因素。刀片的强度决定了刀尖角的大小。机床刚性、功率允许的条件下, 大余量粗加工应选大刀尖角刀片反之选小的。刀片有正型和负型刀片俩种之分。由于内轮廓小型机床系统刚性较差应选正型的。对于外圆加工金属切削率高应选用负型的。车刀主要角度的选择。1前角主要影响切屑变形和切削力的大小及刀具耐用度和加工表面质量的高低。前角的增大会促使切屑变形和摩擦减小, 所以切削力小、切削热少、加工表面质量高。但过大的前角, 会使刀具强度降低散热体积减小使其耐用度下降。硬质合金车刀切削钢件前角取8° ~22°切削灰铸铁取4° ~16°切削高强度钢取-4°。2后角其作用是减小主后刀面与过渡刀面的弹性恢复层之间的摩擦, 使刀具磨损减轻。后角小, 会使主后刀面与工件表面间摩擦加剧刀具磨损加大工件冷硬程度增致使加工表面质量差。后角增大摩擦减小也减小了刃口鈍圆半径这对切削厚度较小的情况有利但使刀刃强度和散热情况变差。粗加工和承受载荷的刀具, 为使切削刃有足够后角科选小些取3�~8�精加工时可选6� ~14°。3主偏角可影响刀具寿命和切削分力大小常用45�、60�、75°、90°等。4减小副切削刃和已加工表面摩擦是副偏角的主要作用。较小的副偏角可提高刀具强度和改善散热条件, 减小残留面积高度一般选取4�~16°。精加工取小粗加工取大。
综上数控车削刀具的选择要考虑被加工工件的加工要求加工工序切削材料等各方面因素才能做出正确的选择。
参考文献
[1]张春良, 何斌, 陶建华, 梁钟伟.《数控加工技术》.
数控机床的刀具选用及效率提升 第4篇
关键词：刀具,数控机床,选用,效率
随着科学技术的不断进步, 我们的生活质量不断提高。但是这离不开在这个地球上最古老又最有活力的行业—制造业的有力支持。人类文明的进步要求制造业能够提供功能更强大、性能更先进、价格更低廉的产品, 例如:汽车、家电产品等。产品的以上特性造成其组成零部件的结构越来越复杂。
随着电子技术在工业加工中的广泛应用, 加工设备的性能得到了飞跃式的发展。在金属加工行业中, 数控机床的出现不但提高了复杂产品的可加工性, 而且使产品的质量和加工效率都得到了很大的提高。但是, 设备的性能再先进, 最终的切削加工都是由刀具来完成的。俗语说“工欲善其事, 必先利其器”, 刀具的选用对数控设备的性能、效率发挥有很大的作用。不管使用的设备有多么先进, 如果没有相应的刀具支持, 就无法表现设备的性能。
1 数控加工常用刀具的种类及特点
数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点, 一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床主轴上, 现在已经标准化和系列化。
1.1 数控刀具的分类
根据使用设备可分为:数控车床刀具、数控铣床刀具和加工中心刀具;
根据制造刀具所用的材料可分为:高速钢刀具;硬质合金刀;
金刚石刀具;立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。
根据切削工艺上可分为:
车削刀具, 分外圆、内孔、螺纹、切槽刀具等多种;
钻削刀具, 包括钻头、铰刀、丝锥等;
镗削刀具;
铣削刀具等。
为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求, 近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用, 在数量上达到整个数控刀具的30%~40%, 金属切除量占总数的80%~90%。
1.2 数控刀具的特点
数控刀具与普通机床上所用的刀具相比, 有许多不同的要求, 主要有以下特点:
刚性好 (尤其是粗加工刀具) 、精度高、抗振及热变形小;
互换性好, 便于快速换刀;
寿命高, 切削性能稳定、可靠;
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。
2 数控加工刀具的选择
2.1 刀具选择的基本原则
刀具选择要考虑许多问题, 相应地就有许多原则, 如效率原则、加工精度原则、稳定性原则、经济性原则等等。
首先谈一下效率原则。
效率原则其实与其他原则密不可分, 尤其是经济性原则。要求效率的主要目的, 就是保证整个加工的经济性。但效率特别重要, 所以把它独立出来, 单独讨论一下。
效率原则首先是在保证满足产品的加工精度需求和一定时间内稳定性前提下的效率。没有这个基本条件, 效率无从谈起。就像我们希望我们的交通工具 (譬如汽车) 能够给我们带来更快的速度, 但安全常常是第一位的。
其次, 我们也不会在所有的条件下都强调效率, 追求效率有我们的一些约束条件。一个零件的加工效率提高需要与其他零件的效率相适应, 一个工序的效率提高更需要与其他工序的效率相适应。如果忽视这些约束条件, 一味追求效率, 会吃力不讨好的。例如:在流水线生产中我们需要解决的是整个生产线中的“瓶颈”工序, 只要提高了这个工序的生产能力, 和其它设备达到节拍一致, 就能够提高整条生产线的生产能力, 提高整个产品的生产能力, 缩短制造周期。
然而单机或柔性制造系统的需求又不一样。他们在生产中大多承担者多品种小批量的生产任务, 同时, 他们所受的约束较少, 即与其他工序的相关度较小, 往往是由单台或很少几台设备就可以完成整个零件的加工。由于柔性化, 某个零件或某个工序制造周期的缩短常常意味着能够使该设备投入其他零部件或其他工序的生产, 从而创造更多的效益。
除了加工效率原则之外, 刀具对加工精度的影响也是需要考虑的, 尤其是在精加工等加工精度、表面质量要求比较高的应用场合。
在粗加工的条件下, 我们一般都会采用效率优先原则。在这一阶段, 快速去除工件毛坯上的加工余量, 快速接近工件完工尺寸的“净尺寸”状态, 是我们考虑刀具选择及加工参数的第一因素。但在精加工的条件下, 情况会有很大差别。精加工时我们应该采用精度优先原则, 即首先保证加工的尺寸精度、表面粗糙度和表面质量。
2.2 具体的刀具选择
具体的刀具选择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来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。下面按照切削工艺分类说明在具体的刀具选择时的一些基本原则:
2.2.1 车削刀具
车削刀具在具体的选择中又分为车刀杆和硬质合金刀片的选择。车削刀具是所有数控刀具中最标准化的, 其中普通的外圆、内孔、端面、型面加工刀具硬质合金刀片几乎可以完全通用。因此, 刀杆应该选用一些质量较好, 规格品种齐全, 交货速度快的大公司的产品;同时, 大公司的刀具配件有保障。要知道, 在刀杆的整个使用周期中需要消耗很多的配件, 有一些小公司产品经常发生变化, 如果买不到车刀配件就只能报废。刀片则根据所加工产品的特性, 经过相互的实际切削比较, 选择性价比较高的产品, 而且在出现新材质的刀片时不用更换刀杆就可以使用。
切槽刀的通用性非常低, 每一家公司的产品几乎都不通用, 因此, 在选用前必须先做切削实验, 经过比较再做选择。
2.2.2 钻削刀具
数控设备的主轴转速和加工精度非常高, 所以在钻孔时尽量要选用硬质合金刀具, 提高钻孔的切削效率。一般情况下, 在可以使用U钻时, 不要使用整体合金钻头, 这样既可以提高加工效率, 同时省去了钻头的刃磨工序, 简化换刀工作。在机床收到限制时刻选用镶硬质合金
在螺纹加工中尽量选用涂层丝锥, 可以提高20%~30%的加工速度。国产丝锥的质量普遍较差, 可适当选用进口丝锥或在国内使用高性能材料非标定制。
2.2.3 镗孔刀具
镗孔刀具又分为粗镗刀具和精镗刀具。
在粗镗时, 如果产品批量大, 孔的结构复杂, 如台阶孔, 可以选择使用非标镗刀, 让生产厂商根据被加工孔的结构设计具有多个切削刃的刀具, 在加工中, 一次就可以完成复杂孔的粗加工。
精镗刀属于所有数控刀具中结构最复杂、最精密的刀具, 当然, 价值也是最高的。在选用中必须注意三点:第一, 镗刀的尺寸调整一定要准确, 在刀具调整后的尺寸, 必须准确的反映在被加工的孔上, 否则, 就无法加工精密孔;第二, 镗刀的精度必须保持较长的时间;第三, 镗刀的规格要齐全, 例如小孔镗刀, 必须配有各种尺寸和各种不同镗孔深度的镗杆。
2.2.4 铣刀
铣刀是所有刀具中加工中消耗费用最高的刀具, 同是, 它也是金属去处率最高的刀具。尽量选择小直径、密齿刀具, 以取得最大的生产效率, 同时, 使用的合金刀片要求具有多个切削刃, 以最大程度的降低加工成本。在大批量使用之前必须多方进行加工对比, 进行实地的加工实验, 根据加工结果选择性价比较高的铣刀。我公司在这方面有过深刻的教训:在一次机床采购中, 随机床打包的铣刀是一家知名道具厂商的新产品, 理论上非常适合我公司的产品加工, 但是在交机后的大批量加工中发现铣刀片的消耗量非常大, 按照当时的消耗, 每台加工中心的年铣刀片消耗费用将达到两三百万元, 相当于再买一台加工中心的价格。最终不得已替换了全部的铣刀盘, 仅此一项浪费几十万元。
2.2.5 刀柄
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。
目前, 我们使用的进口或国产的加工中心的刀柄大部分采用日本MAS403BT标准, 但是也有部分进口设备采用ANSIB5.50CAT标准。锥柄尺寸大小有30、35、40、45、50、60, 国内比较常用的为BT40和BT50柄。在各个厂商的生产样本上几乎包括所有的刀柄形式, 但是大多数厂商都只有BT40和BT50柄备有库存。所以, 在机床的订购时刀柄的形式确定非常重要, 尽量采用通用型刀柄, 而且, 在一个公司内部, 应该作到所有的机床使用一种标准的刀柄。这样, 在机床的刀柄配备、机床之间的刀具借用、刀具的备份时就比较简单。
在经济型数控机床的加工过程中, 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加工步骤;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。
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。刀具的发展日新月异, 每年都有很多新的刀具和新的加工方式的出现, 我们要大胆的去试用, 技术的改进会使加工效率有非常大的提高。
3 加工效率的提升
在加工过程中, 切削用量的合理选择使提升加工效率的重要因素。合理选择切削用量的原则是:粗加工时, 一般以提高生产率为主, 但也应考虑经济性和加工成本;半精加工和精加工时, 应在保证加工质量的前提下, 兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册, 并结合经验而定。具体要考虑以下几个因素:
切削深度ap。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下, ap就等于加工余量, 这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度, 一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。
切削宽度L。一般L与刀具直径d成正比, 与切削深度成反比。经济型数控机床的加工过程中, 一般L的取值范围为:L= (0.6~0.9) d。
切削速度V。提高切削速度也是提高生产率的一个有效措施, 但切削速度与刀具耐用度的关系比较密切。随着切削速度的增大, 刀具耐用度急剧下降, 故切削速度的选择主要取决于刀具耐用度。另外, 切削速度与加工材料也有很大关系, 例如用立铣刀铣削合金刚30Cr Ni2Mo VA时, 切削速度采用8m/min左右;而用同样的立铣刀铣削铝合金时, 切削速度可选200m/min以上。
不同刀具生产厂商提供的刀具其切削速度差异很大, 应尽可能的选择高切削速度的刀具, 充分发挥数控设备的性能, 提高加工效率。例如在钻孔加工中, 有两种U钻供选择, 他们的进给相同, 但是, 一种使用转速为1000转/分, 另外一种为3000转/分。很明显, 他们的钻孔效率之比为1∶3, 相差非常大。实验表明, 提高切削速度20%, 每零件总成本降低15%;如果降低切削速度, 提高刀具使用寿命50%, 每零件加工总成本仅降低1%。
主轴转速n (r/min) 。主轴转速一般根据切削速度v来选定。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调 (倍率) 开关, 可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。
进给速度Vf。Vf应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。Vf的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时, Vf可选择得大些。在加工过程中, Vf也可通过机床控制面板上的调整机构进行人工调整, 但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。
4 结论
数控设备刀具的选择是一个综合考虑各种影响因素后的结果, 在遵循基本原则的前提下, 根据具体情况, 选择适合的刀具;同时, 结合选用的刀具和设备的实际状况, 合理选用加工参数, 最大的提高加工效率, 降低总的加工成本。同时, 任何在当时认为是最佳的选择不是永远不变的, 应该根据加工中出现的问题及新的加工方式及刀具的发展及时作出调整。
参考文献
[1]袁哲俊, 刘华明.刀具设计手册.
[2]北京联合大学机械工程学院.机夹可转位刀具手册.
机夹可转位刀具选用综合因素分析 第5篇
1 选择刀具必须考虑切削工艺系统
切削工艺系统包括使用刀具的性能、刀具结构、几何参数、刀具材质、工件加工精度、工件毛坯状况以及所使用机床的特点等等。
1.1 选择刀片材质
可转位刀具刀片材质的选择取决被加工材料及加工性质, 它直接影响切削速度、刀片耐用度和消耗, 至于加工哪一种材料需选用何种牌号的刀片在有关书籍中有较详细的论述, 在此不再做论述。而作为刀具材料的选择原则, 是在可以防止低速性崩刀的限度内使用高质量的硬质合金。对于难加工材料的切削加工, 刀片材质的选择范围是很窄的, 需慎重选用。
现以车削某轧辊为例, 此工件材料为3Cr3W18V, 硬度HRC60-65, 毛坯是堆焊层表面且呈波浪型, 切削条件十分恶劣。当选用YT5, YW2焊接刀车削时, 一上刀就打刀, 根本无法切削;YW2虽能切削, 但一把刀只能加工10~20分钟就须换刀, 效率低且刀耗大, 根据工件材料性能和加工条件, 粗车时我们选用具有高耐磨性, 高抗弯强度, 高热强性的YG610、YG643车刀片进行车削, 效果明显得到了改善, 在半精车和精车时, 由于工件表面加工条件得到了改善, 为了更进一步提高刀具耐用度和车削效率, 选用了AG2圆弧陶瓷车刀进行精车和半精车, 效果很好。
1.2 注重刀具的结构和几何参数
就可转位刀具而言, 刀具结构设计应达到刀片定位;夹持可靠且转位方便, 排屑流畅的要求;刀具的结构设计宜筒单不宜复杂, 附件宜少不宜多, 刀具的几何参数选择与设备、工件的刚性, 被加工材料有关, 它直接影响切削力, 刀具耐用度, 抗振性和破损率, 对于机床刚性较差, 主轴悬伸较长的铣镗床和铣削低碳钢、不锈钢、耐热钢以及软材料都应选用双正前角的铣刀,
而对于机床刚性较好, 功率较大且稳定性较高铣削铸钢, 铸铁工件时大多采用双负前角或正、负前角的铣刀。
1.3 机床系统刚性
可转位刀具使用效果的好坏与机床系统的刚性有很大的关系, 我们把机床的刚性作为不变因素而合理选择刀具的主偏角和齿距等分形式解决由于机床因素引起的切削振动。对于铣削, 在一般的端铣刀中, 主偏角多在450~750范围之内, 这个角度的大小, 影响铣削过程的高频振动.即对于作用在主轴轴向的力, 在工件、工作台以及主轴的动刚性较低的情况下, 主偏角小的铣刀容易产生高频振动, 这是因为主偏角小的铣刀, 其轴向铣削分力增大, 并且由于轴向振动的缘故, 某一切削刃在工件巳加工表面残留下来的凹凸, 要直接影响, 下一个切削刃的切削量, 因此, 由高频振动理论的再生反馈效果将成为容易产生自激高频振动的原因对于主偏角为900的铣刀, 在轴线方向所产生的振动, 几乎不影响下一个切削刀的切削量, 因此, 在轴线方向上最难产生高频振动。但是由于在工作台的走刀方向上也存在上述产生高频振动的结构, 所以在工作台走刀方向刚性低的条件下, 也容易产生轴线方向的高频振动。这一情况除了要合理地选择好刀具的主偏角外, 还应尽量选取不等分齿距的铣刀来消除高频振动现象和有效防止工艺系统出现的共振。除此之外, 还应根据机床功率的大小合理选择铣刀的最大直径;根据机床的转速高低合理选择铣刀的最小直径。
2 选择刀具必须考虑切削用量
硬质合金可转位刀具的使用技术是至关重要的, 在刀具使用客观条件相同的情况下, 选择不同的切削用量, 可以得到截然不同的切削效果, 这在切割加工中是常常遇见的。
切削用量指的是切削用量四要素, 即:切削速度, 切削深度, 切削宽度和进给量。在被加工材料, 切削刀具的型号、规格、加工机床等巳确定的情况下, 铣削用量选择正确与否将关系到工件加工质量、切削效率等。
前面说过, 对于硬质合金刀具来说是有一定的适用范围的, 因此, 在任何切削加工中, 在工作之前就指定最适宜的切削条件是不可能的, 开始切削时, 首先选择被认为最适宜的切削用量, 然后看其结果进行修正, 找出最佳的妥协点, 这是正确的处理办法。目前各类切削技术书籍中都有较详细的切削用量推荐值, 在此不作论述, 而需论述的是切削用量对断屑和刀具耐用度的影响规律。
2.1 切削用量对断屑的影响
2.1.1 进给量的影响
进给量是影响断屑最敏感, 最重要的因素, 进给量增大时, 切屑变厚, 容易断屑, 但过大的进给量会形成飞溅切屑, 严重影响安全使用, 因此在使用时如发现切屑飞溅, 就可以减小进给量, 如果切屑不断, 则适当加大进给量就可以得到理想的切削效果。
2.1.2 切削速度的影响
切削速度提高就使切削温度增高, 切屑变软, 不易断裂, 切削速度低比较容易断屑, 但速度过低容易产生飞溅切屑, 所以在使用时, 如果断屑不良, 可以适当降低些切削速度, 如果发生飞溅切屑则不能去降低速度, 而必须适当提高切削速度, 才能得到良好的切削效果。由于切削深度对断屑的影响较小且受到加工余量的限制因此不再讨论。
2.2 切削用量对刀具耐用度的影响
在切削中刀具的最终破损大多是由于切削热引起的, 根据切削热的计算公式:
可能选取大的切削深度QP, 其次选择尽可能大的进给量Vf, 这对于加工硬度性大的材料加工尤其重要。在保证刀具经济耐用度的前提下尽可能取高的切削速度。
对于切削速度与耐用度的关系。由于进给量, 切削深度分别受到被加工零件表面粗糙度要求和加工余量的限制, 故不能随意增大, 那么提高效率潜力较大的, 主要还是切削速度, 由于进行高速切削, 切削热确是大幅度增加, 据有关实验得出, 当切削速度增长一倍时, 切削热要相应增加35%左右, 但切削热的增加并不就是切削力的增加, 这两者并不是一回事, 当用00前角的车刀切削速度从60米/分增加到120米/分时, 其切削力相反降低了15%。如果用150前角的车刀在同一情况下, 则增大10%, 如果不改变切削速度而将切削深度增大一倍, 则切削力也增大90%, 切削热却只增加7%, 若将进给量增大一倍, 则切削力要增大68%, 切削热增加18%。因此切削热和切削力的关系, 并不是成正比例关系, 相对比较起来, 提高切削速度, 增加的切削力最少但增加的切削热最多。这就出现了一个问题, 在切削中如何将这些切削热带走。由传递切削热的四个途径分析 (即空气介质, 刀具、工件、切屑) , 空气介质的传导热是有限的, 靠工件、刀具传热将影响工件的尺寸精度和加速刀具的磨损, 因此, 靠切屑传导热量是行之有效的方法。在实际切削中我们力图使切削产生“C”型屑, 其原因就在于能够最好地把热量迅速带走。由于绝大部分热量都被切屑带走, 所以切屑上集中了大量热量, 其颜色发蓝, 发黑。因此我们要正确认识切屑发蓝、发黑这一客观现象。改变传统观念, 随着切速的提高产生发蓝发黑的切屑是必然的现象, 是一种较理想的切屑。切削速度的提高能够避免产生积屑瘤堵塞和低速崩刀, 能有效地提高刀具的经济耐用度。
3 选择刀具必须考虑切削方法
切削方法 (包括刀具的位置选择, 走刀方式, 刀片使用前的修磨及冷却方式等) 。切削技术的另一个内容是切削方法, 它包括刀具切削位置的选择, 走刀方向, 刀具切削前的修磨及冷却方式等, 在此我重点以铣削加以论述。即铣削方法的正确选择。
对于主要是断续切削的铣刀与主要是进行连续切削的车刀有很大的不同, 它必须承受反复冲击载荷而不破损, 那么铣刀刀齿切入, 切离工件的状态对刀具耐用度将产生重大的影响, 那么决定铣刀刀齿切人工件和切离工件时的冲击状态的是切入角和切离角 (见图1) , 而切入角和切离角的大、小是随铣刀直径 (或工件宽度) 和偏移值 (K) 而异。铣刀中心与被铣削工件轴线相对位置如图1所示, 偏移值在切入角一侧为正值, 偏移值在切离角一侧时为负值, 对切人角, 切离角的最佳选择方法进行了详细的论述并得出结论;不论是对铣刀的低速性破损还是高速性破损, 切人角E与切离角DE都会产生很大的影响。为了防止刀具破损, 切离角具有更重要的意义。就是说为了防止初期破损, 必须优先考虑切离角取小值 (大的负值) , 而切入角E应避免取接近径向前角值同时以取大的负值为好。
这里需特别指出以下两点。
3.1 设备刚性控制
在卧式 (落地) 铣镗床上进行大面积铣削时, 考虑设备的刚性相对弱一些, 应取最小的主轴申出长度, 铣刀从工件的右下角切人, 横向走刀, 使切削力的反作用力压住铣刀, 消除机床传动间隙, 避免因走刀爬行面引起的振动崩刀。
3.2 切宽控制
大面积铣削时的切削宽度推荐为刀具直径的0.6~0.7倍, 但是要避免切人角接近径向前角的铣刀偏呈, 以免冲击系数增大造成振动崩刃。同时要避免为节省退刀时间而采用顺一逆铣往复铣削的方向, 这将大大降低铣刀的耐用度。关于在铣削中是否采用冷却液 (指用硬质合金铣刀) 的问题, 我认为在大多数情况下不宜采用切削液。无论是水溶性的, 还是非水溶性, 切削液, 相对应的切割速度范围很小且很难掌握, 若使用不当反而会加速刀具的破损, 尤其是高速铣削。由于切削液在切削时具有润滑作用。因此在加工个别难加工材料如奥氏体不锈钢这类附着性强的材料时:使用切削液可能会有效果, 但切削速度要在50米/分以下。
4 选择刀具必须与技术管理结合起来
选择刀具必须与技术管理结合起来, 才能更加发挥先进刀具的作用。
4.1 重视经验与专业知识的积累
重视金属切削加工的实践经验和较深的专业知识, 对机床性能及现实状况要有充分的了解, 这样才能对刀具使用中出现的问题对症下药, 及时解决, 还应配备相应的维修, 刃磨设备和人员。对于可重磨刀具和刀片应限定磨损标准, 超过磨损标准应立即停止使用及时加以刃磨, 避免应磨损超标造成打刀和崩刃。
4.2 合理确定使用寿命
对于硬度合金可转位铣刀的刀片夹紧螺钉要制定使用寿命值, 超过使用寿命应及时更换, 这是因为, 可转位铣刀在断续切削时产生很大的机械冲击和热冲击, 在刀片夹紧螺钉定位锥面根部易产生应力集中造成疲劳断裂, 一旦螺钉头部断裂就使得刀片无法从刀体上拆下, 只能敲碎刀片取出螺钉, 很多铣刀片可转位六次, 而遇到螺钉断裂时还没有转位就得敲碎刀片造成很大的浪费, 有时螺钉甚至断在刀体上无法取出使整个铣刀无法使用, 在实际铣削中是经常遇到这类事发生的。然而, 螺钉的使用寿命究竟是多长目前尚在摸索之中, 但必须加以解决。
4.3 制定经济精度标准
必须制定可转位刀具 (尤其是可转位铣刀) 的经济精度验收标准。对于数控机床使用的刀具其精度要求应该是高的, 然而对于普通机床尤其是一些机床巳丧失部分精度也一味地追求刀具的高精度是不恰当的, 也是不经济的。
4.4 刀具实行预调
硬质合金可转位刀具的使用应逐步实现刀具主要尺寸的预调, 实行送刀上机床, 按照每个机床配备刀具是不合适的。这样势必造成很大的库存占有资金, 也增大加工的辅助时间, 同时不利于刀具的集中管理, 这就要求加强调刀室的力量, 建立可转位刀具使用卡, 内容包括切削用量, 使用方法等, 使用卡随刀具一并送到机床, 用完后及时收回。
4.5 刀体、刀片及备件的统一分阶段对使用的各类刀具进行选型、定型、去劣择优, 并逐步贯彻统一的刀体、刀片及备件的标准, 这样便于刀具的采购和管理
5 选好用好刀具与岗前培训相结合
机床的主机工必须进行各类新刀具应用技术的培训, 新工人 (机加工) 也应在上岗前进行这方面的培训。要充分认识到, 先进的机械设备制造很多要靠机械加工实现, 而加工要靠工艺装备 (包括机床和刀具) , 正确地使用好刀具是提高生产效率, 提高产品质量的重要途径, 即刀刃上见效益。以上所论述的是机夹可转位刀具在生产实践中的经验总结与理论分析, 找出了正确选用可转位刀具的方法和一些关键的环节, 以及个人对存在于多个环节中一些问题的看法和认识。
摘要：机夹可转位刀具具有许多优点, 它的正确选用与诸多因素有关, 本文结合作者在生产实践中的经验总结与理论分析, 提出了正确选用机夹可转位刀具的方法和一些关键的环节, 可供工艺人员及操作人员借鉴。
关键词：可转位刀具,选用,加工方法,因素分析
参考文献
[1]英格索尔硬质合金可转位铣刀说明书, 哈尔滨量具厂.
[2]张永儒.硬质合金铣削刀具手册.中国第二重型机械集团公司, 1999.
[3]郑焕文.机械制造工艺学[M].北京高等教育出版社, 1994.
[4]高瑛.铸件的变形时效[M].机械工业出版社, 1993.
数控刀具的选用与切削用量的优化 第6篇
一、科学选择数控刀具
1、选择数控刀具的原则
刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时, 应首先选择合理的刀具寿命, 而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种, 前者根据单件工时最少的目标确定, 后者根据工序成本最低的目标确定。
选择刀具寿命时可考虑如下几点:根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具, 由于换刀时间短, 为了充分发挥其切削性能, 提高生产效率, 刀具寿命可选得低些, 一般取15~30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具, 刀具寿命应选得高些, 尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时, 该工序的刀具寿命要选得低些。当某工序单位时间内所分担到的全厂开支较大时, 刀具寿命也应选得低些。大件精加工时, 为保证至少完成一次走刀, 避免切削时中途换刀, 刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比, 数控加工对刀具提出了更高的要求, 不仅需要刚性好、精度高, 而且要求尺寸稳定, 耐用度高, 断屑性和排屑性能好, 同时要求安装调整方便, 这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料 (如高速钢、超细粒度硬质合金) 并使用机夹式可转位刀片。
2、选择数控车削用刀具
数控车削用车刀一般分为成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀三类。成型车刀也称样板车刀, 其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中, 常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中, 应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成, 如90度内外圆车刀、左右端面车刀、切槽 (切断) 车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数 (主要是几何角度) 的选择方法与普通车削时基本相同, 但应结合数控加工的特点 (如加工路线、加工干涉等) 进行全面的考虑, 并应兼顾刀尖本身的强度。圆弧形车刀是以圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖, 因此, 刀位点不在圆弧上, 而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面, 特别适合于车削各种光滑连接 (凹形) 的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径, 以免发生加工干涉, 该半径不宜选择太小, 否则不但制造困难, 还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。
3、选择数控铣削用刀具
在数控加工中, 铣削平面零件内外轮廓及铣削平面常用平底立铣刀, 该刀具有关参数的经验数据如下:一是铣刀半径RD应小于零件内轮廓面的最小曲率半径Rmin, 一般取= (0.8-0.9) Rmin。二是零件的加工高度H< (1/4-1/6) RD, 以保证刀具有足够的刚度。三是用平底立铣刀铣削内槽底部时, 由于槽底两次走刀需要搭接, 而刀具底刃起作用的半径=R-r, 即直径为d=2=2 (R-r) , 编程时取刀具半径为=0.95 (R-r) 。对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工, 常用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀。
目前, 数控机床上大多使用系列化、标准化刀具, 对可转位机夹外圆车刀、端面车刀等的刀柄和刀头都有国家标准及系列化型号, 对于加工中心及有自动换刀装置的机床, 刀具的刀柄都已有系列化和标准化的规定, 如锥柄刀具系统的标准代号为TSG-JT, 直柄刀具系统的标准代号为DSG-JZ, 此外, 对所选择的刀具, 在使用前都需对刀具尺寸进行严格的测量以获得精确数据, 并由操作者将这些数据输入数控系统, 经程序调用而完成加工过程, 从而加工出合格的工件。
二、科学设置起刀点和换刀点
刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?在程序执行的一开始, 就必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置, 这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点, 所以称为程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定, 所以, 该点又称对刀点。在编制程序时, 要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是:便于数值处理和简化程序编制;易于找正并在加工过程中便于检查;引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上, 也可以设置在夹具上或机床上。为了提高零件的加工精度, 对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。实际操作机床时, 可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上, 即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点, 车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点;球头铣刀是球头的球心, 钻头是钻尖等。用手动对刀操作, 对刀精度较低, 且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等, 以减少对刀时间, 提高对刀精度。加工过程中需要换刀时, 应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置, 换刀点应设在工件或夹具的外部, 以换刀时不碰工件及其它部件为准。
三、确定切削用量
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。切削用量包括主轴转速、背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, 最大限度提高生产率, 降低成本。
1、确定主轴转速
主轴转速应根据允许的切削速度和工件 (或刀具) 直径来选择。其计算公式为:
式中:
v—切削速度, 单位为m/min, 由刀具的耐用度决定;
n—主轴转速, 单位为r/min;
D—工件直径或刀具直径, 单位为m m。
计算的主轴转速n, 最后要选取机床有的或较接近的转速。
2、确定进给速度
进给速度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。确定进给速度的原则: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1 0 0~2 0 0 m m/m i n范围内选取;在切断、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2 0~5 0 m m/m i n范围内选取;当加工精度, 表面粗糙度要求高时, 进给速度应选小些, 一般在20~50mm/min范围内选取;刀具空行程时, 特别是远距离“回零”时, 可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。
3、确定背吃刀量
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定, 在刚度允许的条件下, 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。为了保证加工表面质量, 可留少量精加工余量, 一般0.2~0.5mm, 总之, 切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。
同时, 使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应, 以形成最佳切削用量。
切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数, 而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能 (功率、扭矩) , 在保证质量的前提下, 获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。
在如何很好的使用数控机床刀具与选择切削用量方面, 应掌握一条原则:尊重科学, 按切削规律办事。对于不同材质的零件, 客观规律上就有一个切削速度 (v) 、背吃刀量 (ap) 、进给量 (f) 三者相互适应的最佳切削参数。我们研究的过程旨在寻找这一组最佳参数。这对大零件、稀有金属、贵重零件更为重要, 应在实践中不断探索这个最佳参数。
摘要：现代刀具显著的特点是结构的创新速度加快。随着计算机应用领域的不断扩大, 机械加工也开始运用数控技术, 这就对刀具选择与切削用量的选择提出了更高的要求。本文就如何选择数控加工的刀具与确定切削用量进行了细致的探讨。
关键词：数控技术,机械加工,刀具选择,切削用量
参考文献
[1]太原市金属切削刀具协会.金属切削实用刀具技术.北京:机械工业出版社.2002
[2]机床加工技能训练.中国劳动出版社.1996年5月
[3]顾京.数控机床加工程序编制.北京:机械工业出版社.2006年8月
刀具的合理选用与工效提高的研究 第7篇
1刀具的合理选择是加工的基本保障
在金属切削加工过程中,追求的理想状态一般是减少单件机加工工时,并尽可能使刀具耐用度提高,以达到降本增效的目的。然而在实际生产中, 要根据工件的材料、数量、加工特点,进行科学合理分析,选择优化工艺方法,才能达到预期的理想状态。加工材料通常分为脆性材料和塑性材料(如碳钢类工件和铸铁类工件)。在车削前,对刀具的选择包括以下3个方面。
1)刀具材料的选择。碳钢毛坯通常选用YT类硬质合金加工,铸铁类工件选用YG类硬质合金加工,不锈钢工件选用YW类硬质合金加工。总的来说,YG类合金一般用于车削铸铁,YT类合金一般用于车削钢材,但要灵活应用。
2)刀具主偏角度的选择。常用车刀的主偏角分为45°,75°,90°等。以外圆为例,每种刀具都有各自的特点,在粗加工中,一般采用主偏角较小的刀具,这是由于其刀头散热条件好,刀尖相对较大,刀头强度高,适合强力切削;而主偏角较大的刀具适合台阶轴车削,其径向分力较小,在加工刚性较差的细长工件中效果较好。
在实际加工中,有时也根据各种不同刀具的优点混合使用。在较大尺寸的车轴工件粗加工时,可用45°车刀粗车,它能承受较大的切削用量和切削速度,刀具寿命明显长于90°车刀;而90°车刀采用清根的方法加工,能取得较高的效率。YT5型75° 车刀强度好,抗冲击和抗震性能好,不易崩刃,但耐磨性较差,适用于碳素钢和合金钢(钢锻件、冲压件及铸件表皮)加工中不平整端面与间断切削的粗车。YT15型75°车刀,前角15°~18°可减少负荷, 不仅采用了45°直线过渡刀并为圆弧连接,而且还可以延长刀具的寿命,后角较小,刀头强度高,耐磨性优于YT5型,但抗冲击韧性较差,适用于碳素钢与合金钢加工中连续切削时粗车、半精车及精车。山特维克4015型刀具中的75°可转位车刀性能好,刀片能避免焊接和刃磨高温引起的缺陷,刀具几何参数完全由刀片和刀杆槽保证,新刀片转换方便,切削性能稳定,强度高,抗冲击和抗振动性好,不易崩刃打刀,耐磨性好,集合了YT5型车刀和YT15型车刀的优点。
3) 车刀刃磨角度的选择。这一点特别重要, 刀具的几何角度合理与否,直接影响到刀具使用寿命和加工工件表面质量。很难将车刀磨得适合任何材料或任何加工类型(指粗加工或半精加工等), 刃磨时切削刃上不能有缺口、锯齿形等缺陷,刀具的切削刃要锋利。在重切削和有冲击的工作条件时,前角只能取较小值,有时甚至取负值。一般是在保证刀具刃口强度的条件下,尽量选用大前角。 要根据工件的材质进行选择车刀前角,如硬质合金车刀加工钢材料时车刀前角可选5°~15°。山特维克4225型刀具中的可转位型圆弧刀寿命长,避免了焊接或刃磨引起的热应力,因此能提高车刀耐磨及抗破损能力,磨钝后只需刀片转位,缩短辅助时间,刀杆和刀片可以标准化,不仅可以对圆弧车削,而且可以对工件外圆进行精车加工,对工件端面和工件轮孔的精车加工质量高、效果好,实现了一刀多用。在选用刃磨时还应恰当把握尺度,刀具的各个角度之间有着密切的联系,不可片面追求刀快而导致事倍功半。
2针对车轴问题选用合理的加工方法
RE2A/RE2B型车轴轮对在退卸时容易造成车轴轮座处拉伤、轮座前肩端8~10 mm引稍拉伤、防尘板座R30 mm圆弧处拉伤、车轴轴颈后肩5 mm端面碰伤、轴颈后肩R40 mm圆弧处产生凹凸现象,针对上述问题,根据公司2013年RE2A/RE2B车轴检修工艺文件的要求进行加工修复。传统的加工方法为:一是降低车速用YT5型车刀车削轮座拉伤痕迹,消除轮座痕迹后,车削轮座前肩端8~ 10 mm引稍拉伤痕迹,削除轮座前肩端8~10 mm引稍拉伤痕迹。二是提高车速用YT15型车刀对轮座和轮座前肩端8~10 mm稍进行精车。三是在加工车轴时问题小的基本上都能修复,对一些问题较大的车轴如轮座和防尘板座R30 mm圆弧都有拉伤的车轴修复起来就很困难,先要把车轴轮座拉伤处加工到没有伤痕,并且保证尺寸在工艺要求范围内,再加工防尘板座R30 mm圆弧拉伤痕迹,要根据车轴检修工艺文件中对防尘板座工艺要求进行修复,加工时改用YT15型圆弧刀(符合圆弧样板)进行加工修复,要求R30 mm圆弧间隙不大于0.2 mm为合格(使用R30 mm圆弧样板工作面与R30 mm圆弧密贴,并用塞尺测量局部间隙不大于0.2 mm)。四是用圆弧滚轮对防尘板座R30 mm圆弧和轮座前肩8~10 mm引稍滚压加工。五是对RE2A/RE2B型车轴轴颈根部5 mm端面和R40 mm圆弧连接部位常见的腐蚀斑点和一些碰伤进行修复,用YT15型90°车刀对5 mm端面进行加工修复,再用YT15型圆弧刀(符合圆弧样板)对R40 mm圆弧进行加工修复,要求圆弧间隙不大于0.2 mm为合格(用塞尺测量局部间隙不大于0.2 mm)。六是用圆弧滚轮进行滚压R40 mm圆弧1~2次,完成加工过程。
上述传统方法加工时间长,效率低。经过改进后,现在的加工方法为:一是选用山特维克4015型刀具中的可转位型75°车刀加工,并能在车床正常转速(250~310 r/min)时,车削车轴轮座拉伤和轮座前肩8~10 mm引稍的拉伤,而且不会出现崩刃、打刀现象,同时还可以半精车和精车。二是选用山特维克4225型圆弧刀具(符合圆弧样板)进行加工修复,同时可对轮座轮座前肩8~10 mm引稍进行精车,然后从车轴防尘板座R30 mm圆弧拉伤开始修复到车轴轴颈根部5mm端面和车轴颈部R40 mm圆弧连接点的碰伤,这样减少了90°车刀对5 mm端面的修复,且由原来用两把车刀加工修复转换为一把车刀。三是用圆弧滚轮对R40 mm圆弧和R30 mm圆弧进行滚压1~2次(圆弧间隙不大于0.2 mm),完成加工修复过程。改进后的加工方法降低了刀具的成本,缩短了加工时间,提高了产品质量。两种方法涉及的刀具加工性能对比,见表1。
从表1可以看出,山特维克4015型刀具的各方面性能都有很大程度的提高。因此在使用车床加工工件之前,对工件材质、刀具性能要有一个综合性的考虑。
3合理应用滚压加工车轴圆弧的方法
滚压加工是用滚压工具对金属材料或工件施加压力,使其产生塑性变形,从而将坯料成型滚光工件表面的加工方法。坯料成型的滚压加工一般在专用滚压机床上进行。在卧式车床上进行滚压加工,主要是工件的光整和表面强化加工,工件经滚压后的表面粗糙度Ra可达0.4~0.1μm,尺寸精度可达IT6~IT7级。滚压使工件表面层材料的金相组织形成有利的残余应力分布,从而提高零件的力学性能和使用寿命,滚压后工件表面硬度增高5%~50%,使零件的疲劳强度、耐磨性能显著提高。如对厂修车RE2A/RE2B型车轴圆弧修复滚压(指R40 mm和R30 mm圆弧上凹凸不平的表面)要符合样板要求,用塞尺测量局部间隙不大于0.2 mm为合格。滚压时车速250 r/min,进给量0.2 mm(选用进给量0.1 mm滚压,退圆弧滚轮会出现滚压不平。选用进给量0.3 mm滚压,退圆弧滚轮过快容易碰挤。经过多次试验,选用进给量0.2 mm最佳合理),圆弧滚轮的半径小于R25 mm圆弧(防止滚压不到位),在滚压R40 mm圆弧时要平稳过渡(用手动手柄进给2~3 mm,圆弧滚轮在对工件圆弧滚压处的进给尺寸为0.02~0.03 mm,经过多次试验,证明其合理性)。要求用力均匀,用力不匀会出现圆弧不平。滚压到R40 mm圆弧根部时退圆弧滚轮要快一些,避免对5 mm端面发生挤碰。在滚压R30 mm圆弧时,用力要均匀。滚到轮座前肩8~10 mm引稍前时,圆弧滚轮随着圆弧退出,如退得慢了,容易把8~10 mm引稍挤起,造成对引稍的修复;如退得快了,圆弧滚压不到位,消除不了圆弧上的刀纹和坑点,也和轮座前肩8~10 mm引稍连接不好。滚压1~2次,滚压过多圆弧上会出现层皮,滚压完R30 mm圆弧时退出自动走刀,用手动操作对轮座前肩8~10 mm引稍和R30 mm圆弧的连接点,用圆弧滚轮轻微过渡,连接处光滑,完成滚压过程。滚压前将工件滚压部分表面擦拭干净,蘸油,将滚压工具擦拭干净,防止滚压部位出现不平整光滑,滚压用油采用20号机油和30号机油,刀架上装夹圆弧滚轮要大于90°且小于100°。
4结束语