加工中心刀具的选用

加工中心刀具的选用（精选8篇）

加工中心刀具的选用 第1篇

现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选用和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选用和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具种类、特点和选择问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。

一、数控加工常用刀具的种类

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动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为： (1) 整体式; (2) 镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种; (3) 特殊型式，如复合式刀具、减震式刀具等。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; (3) 金刚石刀具; (4) 其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具，等等。从切削工艺上可分为： (1) 车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种; (2) 钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等; (3) 镗削刀具; (4) 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%。

二、数控加工常用刀具的特点

数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，主要有以下特点：

1. 刚性好(尤其是粗加工刀具)，精度高，抗振，热变形小;

2. 互换性好，便于快速换刀;

3. 寿命高，切削性能稳定、可靠;

4. 刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间;

5. 刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除;

6. 系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。

三、数控加工刀具的选用

刀具的选用是在数控编程的人机交互状态下进行的。我们应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量和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。

选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。在生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀;铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀;加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。

在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很密，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。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。

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、调整方法与调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄(三种规格)和锥柄(四种规格)两种，共包括16种不同用途的刀柄。

在经济型数控加工中，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也应分开使用; (4) 先铣后钻; (5) 先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工; (6) 在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率。

随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，我们要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。

摘要：本文论述了各种数控刀具的种类、性能、特点、结构及其选用。

依刀具材料合理选用切削液 第2篇

目前机加工中常用的刀具材料有:工具钢(碳素工具钢、合金工具钢)、高速钢、硬质合金、陶瓷及金刚石。

工具钢刀具:其耐热温度约在200℃～300℃之间,在高温下会失去硬度,所以只适用于一般材料的切削。由于这种刀具耐热性能差,加工中要求切削液的冷却效果要好,一般应采用乳化液。

高速钢刀具:高速钢是以铬、镍、钨、钼、钒(有的还含有铝)为基础的高级合金钢。它们的耐热性明显地比工具钢高,一般高出1～2倍,允许的最高温度可达500℃～650℃。与其他耐高温的金属和陶瓷材料相比,高速钢有一系列优点,特别是它有较高的韧性,抗冲击和振动的能力强。高速钢有良好的可加工性且价格适中易被接受,适合制造几何形状复杂的刀具。

使用高速钢刀具进行低速和中速切削时,宜采用油基切削液或乳化液。而在高速切削时,由于发热量大,以采用水基切削液为宜,要注意的是,若使用油基切削液会产生较多油雾,污染环境,而且容易造成工件烧伤,使加工质量下降,刀具磨损增大。

硬质合金刀具:硬质合金是由碳化钨、碳化钛、碳化钽和5%～10%的钴的粉末经压制烧结而成。它的硬度大大超过高速钢,具有优良的耐磨性能,尤其是它的耐热性好,最高允许工作温度可达800℃～1000℃,能采用比高速钢高出几倍甚至几十倍的切削速度。但是由于硬质合金硬而脆,抗热振的能力较差,在突然升温或降温时刀片本身极易出现龟裂现象,所以在加工一般材料时,经常采用干切削。但在干切削时,工件温升较高,易产生热变形,影响工件加工精度,而且在无切削液的情况下进行切削加工,切削阻力大,功率消耗增大,刀具的磨损也加快。硬质合金刀具价格较贵,所以从经济方面考虑,干切削也是不合算的。选用切削液时,要考虑硬质合金对骤热的敏感性,尽可能使刀具均匀受热,否则会导致崩刃。由于油基切削液的热传导性能较差,使刀具产生骤冷的危险性要比水基切削液小,所以一般选用含有抗磨添加剂的油基切削液或极压乳化液。另外,在使用切削液时,要注意尽可能保持切削液的流量充足、均匀,不可忽多忽少,忽断忽续,从而避免因切削温度忽高忽低,造成刀具受热不均匀而产生崩刃。

陶瓷刀具:陶瓷材料是用氧化铝、金属和碳化物微分在高温下烧结而成。这种材料的高温耐磨性比硬质合金还要好,一般采用干切削。但为了避免温度过高,也常使用水基切削液。

金刚石刀具:人造金刚石是在高温、高压和其它条件的搭配下由石墨转化而成。金刚石刀具有极高的硬度,一般使用干切削,但为避免温度过高,也需要像陶瓷材料一样,在许多情况下采用水基切削液。

以上分析了如何根据刀具材料选用切削液,在实际生产过程中还应根据加工性质、加工材料等多种因素来选用切削液。如:粗加工时,由于加工余量和切削用量较大,会产生大量的切削热,因而使刀具磨损加快,使用切削液的目的是降低切削温度,这时应选用以冷却为主的乳化液;精加工时,主要为了延长刀具使用寿命,保证工件的尺寸精度和表面质量,最好选用极压切削油或高浓度的极压乳化液;钻削、铰削和深孔加工时,刀具处于半封闭状态下工作,排屑困难,切削热不能及时传散,容易使刀刃烧伤并严重破坏工件表面质量,应选用粘度较小的乳化液和极压切削油,并应加大压力和流量,一方面进行冷却、润滑,另一方面将切屑冲刷出来;钢件粗加工一般用乳化液,精加工一般用极压切削油;切削铸铁、铜及铝等脆性材料时,由于切屑碎末会堵塞冷却系统,容易使机床磨损,一般不加切削液,但精加工时为了得到较高的表面质量,可采用粘度较小的煤油或7%～10%乳化液;切削有色金属和铜合金时,不宜采用含硫的切削液,以免腐蚀工件;切削镁合金时,不能用切削液,以免燃烧起火。必要时,可使用压缩空气。

要想用好切削液,使其在切削加工中真正地发挥作用,还需要我们在实践中不断地探索。郑重提醒大家:使用切削液时还应注意对切削液的管理,尽量减少对环境的污染。

加工中心刀具的选用 第3篇

1 数控加工常用刀具的种类及特点

数控加工的特点是高速、高效以及自动化程度高, 所以刀具的选择要符合其特点。包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄 (刀柄要联结刀具并安装在机床动刀头上) 。

1.1 数控刀具的分类方法

根据刀具的结构、材料以及切削工艺可分为诸多类别, 在结构上分:整体式、镶嵌式和特殊形式;如果选择焊接或机夹式联结的话, 机夹式又分不转位和可转位两种;在材料上的分为高速钢、硬质合金、金刚石和其他材料的刀具。切削工艺上分为车削刀具 (分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等) 、钻削刀具 (包括钻头、绞刀、丝锥等) 、镗削刀具、铣削刀具等。数控机床对刀具有一系列的要求, 耐用、稳定、易调、可换等, 为了符合这些要求, 最近几年夹式可转位刀具被广泛使用, 占整个数控刀具的30%~40%, 金属切除量占总数的80%~90%。

1.2 数控刀具与普通机床上所用刀具相比, 主要有以下特点

(1) 刚性好 (尤其是粗加工刀具) 、精度高、抗振及热变形小; (2) 互换性好, 便于快速换刀; (3) 寿命高, 切削性能稳定、可靠; (4) 刀具的尺寸便于调整, 以减少换刀调整时间; (5) 刀具应能可靠地断屑或卷屑, 以利于切屑的排除; (6) 系列化、标准化, 以利于编程和刀具管理。

1.3 数控加工刀具的选择

在数控编程的人机交互状态下进行选择刀具, 选择时应注意机床的加工能力, 工序, 材料等有关的因素。不论怎么选择都不可以脱离总原则, 即安装调整方便, 耐用, 精度高。选取时还要注意道具的尺寸要和工件的尺寸一致。在选择刀柄时要在能够满足加工要求的条件下选择短的刀柄, 这样可以提高刀具的刚性。砸死生产过程中, 经常会选用立铣刀对平面零件的周边轮廓进行加工。铣削平面用硬质合金铣刀, 凸台、凹槽则用高速钢立铣刀, 毛坯表面或粗加工孔选取的则是镶硬质合金的玉米铣刀。立体型面和变斜角轮廓外形加工时一般选用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。因为球头刀具端部的切削速度为零, 所以, 在加工自由曲面 (模具) 时, 为了确保加工精度, 切削行距基本上实用顶端密距, 故球头常用于曲面的精加工。平头刀具不管是表面加工质量还是切削效率都比球头刀要优越, 所以曲面的粗加工也, 精加工也好, 只要保证不过切, 平头刀都是最好的选择。刀具的刃磨、测量和更换基本上都是人为进行, 合理有效的安排刀具的排列顺序可以减少辅助时间。应遵循以下要求: (1) 刀具数量尽量减少; (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; (5) 先进行曲面精加工, 后进行二维轮廓精加工; (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。

2 加工过程中切削用量的确定

2.1 合理选择切削用量的原则

粗加工时, 一般以提高生产率为主, 同时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。

2.2 具体要考虑的因素

(1) 切削深度t。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下, t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。 (2) 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。 (3) 切削速度V。另外, 切削速度与加工材料也有很大关系, 如用立铣刀铣削合金钢时, 可采用8m/min左右;而用同样的立铣刀铣削铝合金时, V可选用20m/min以上。 (4) 主轴转速n (r/min) 。主轴转速一般根据切削速度V来选定。计算公式为:V=Πnd/1000。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速倍调 (倍率) 开关, 可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。 (5) 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倍调开关进行人工调整, 但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能的限制。

3 结束语

在实际生产中数控机床被大范围使用, 量化生产线的形成, 数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中, 刀具的选择和切削用量的确定要在编程人员和机器的配合下完成。所以, 编程人员必须熟练掌握基础知识和理论, 这样才能确保零件在加工中的质量和效率, 数控机床的优点才能充分体现, 从而有效的提高企业的经济效益和生产水平。

摘要：数控加工工艺中的主要内容是刀具上的选择和切削用量的确定, 它直接影响着数控加工的效率和加工质量。本文作者根据数控加工中刀具的分类和特点, 把刀具在数控自动编程中的合理选用做了详细的分类与说明。

关键词：刀具,编程,数控加工,合理选用

参考文献

[1]陈建中.数控机床程序编程的工艺处理应用及其研究[J].科协论坛.2007, 09.

浅谈数控切削刀具的选用 第4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》.

浅谈刀具几何角度的合理选用 第5篇

1 刀具几何角度对切削力的影响

1.1 前角对切削力的影响

前角ro增大, 剪切角Φ随着增大, 金属塑性变形减小, 变形系数ξ减小, 沿前刀面的摩擦力减小, 因此切削力减小。但对于脆性材料而言, 前角ro的变化则不会对车削力产生较大的影响, 这是因为脆性材料在车削时, 切屑变形和加工硬化都很小, 变形抗力自然会随之减小。同时, 实验还证明, 前角ro的增大, 对切削分力Fp、Ff的影响程度也不一样, 当主偏角Kr较大时, 对Fp的影响较明显, 而当主偏角Kr较小时, 则对Ff的降低幅度更大些。

1.2 主偏角Kr对切削力的影响

主偏角的改变, 会改变各切削分力间的比例, 从而改变了各分力的大小。实践证明, 主偏角的大小对主切削力的影响较小, 对进给力Ff和背向力Fp的影响较大;根据切削力分解公式:Ff=FDcos Kr;Fp=FDsin Kr分析, 主偏角减小, 则背向力增大, 进给力减小;主偏角增大, 使Ff减小, Fp增大, 这有利于减轻工件的变形和系统的振动。但当工艺系统刚性较差时, 主偏角减小, 背向力增大, 易引起振动, 因此, 在选择主偏角时也要考虑此问题。

1.3 刃倾角λs对切削力的影响

刃倾角λs对切削力F影响很小, 但对进给力Ff和背向力Fp的影响较大。当λs由正值向负值变化时, 使刀具受到的正压力的方向发生了变化, 从而改变了切削合力及其分力的作用方向, 使Fp增大, Ff减小。由此可见, 从切削力角度分析, 切削时不宜选用过大的负刃倾角, 否则会增大Fp的作用而产生振动。

2 刀具几何角度对切削温度的影响

车削过程所消耗的能量, 除了极少部分用以形成新表面外, 绝大部分都转换为热能, 以切削热的形式表现出来, 使工艺系统的温度升高。分析可知, 车削时热量主要来源于切屑的变形功和前、后刀面的摩擦功。这些热量产生后又将通过切屑、工件、刀具和周围介质传出, 使产热与散热达到动态平衡状态。影响切削热与切削温度的因素很多, 这里分析车刀几何角度对其产生的影响。

2.1 前角对切削温度的影响

切削温度随前角的增大而降低。这是因为前角增大时, 单位切削力下降, 使产生的切削热减少的缘故。事实上, 切削温度的高低不仅取决于工艺系统产生热量的多少, 还受工艺系统散热条件的影响。如果前角大于18O~20O后, 对切削温度的影响减小, 这是因为楔角变小而使散热体积减小的缘故。

2.2 主偏角Kr对切削温度的影响

减小主偏角时, 使切削宽度增大, 切削厚度减小, 切削变形和摩擦减轻, 同时, 切削宽度增大后, 散热条件改善, 又有利于降低切削温度。因此, 当工艺系统刚性足够时, 采用小的主偏角切削, 是降低切削温度、提高刀具的耐用度的一个重要措施, 尤其是切削难加工材料时效果更显著。

3 车刀几何角度对刀具耐用度的影响

刀具的耐用度就是用来衡量刀具连续切削时间长短的参量, 是指刀具从开始使用至达到磨损限度为止所用的连续的切削时间, 它是衡量刀具切削性能的重要指标。由于刀具几何角度对耐用度的影响较大, 合理选择刀具几何角度, 可以大幅度提高刀具的耐用度。

3.1 前角对刀具耐用度的影响

适当增大前角, 有利于减少切削力, 降低切削温度, 使刀具的耐用度提高。但是, 如果前角增大到一定值以后, 会使刀刃强度下降, 散热条件逐渐变差, 而且刀刃易于产生破损, 耐用度反而会下降。

3.2 主偏角对刀具耐用度的影响

适当减小主偏角, 能降低摩擦, 提高刀具强度, 改善散热条件, 使刀具耐用度升高。当然, 随着主偏角和副偏角的减小, 会使系统的背向力Fp增大, 当系统刚性不足时, 会引起振动而影响加工质量。

4 如何正确选择科学合理的车刀几何角度

车刀的几何角度对车刀的切削性能有很重要的影响, 科学合理的选择车刀的几何角度, 应以保证加工质量, 满足刀具的耐用度, 提高生产率为目的。粗加工、半精加工时, 应提高生产率和满足刀具的耐用度;精加工时应保证加工的质量。同时, 还应考虑车刀几何角度对切削过程中的切削力、切削热和刀具耐用度的影响, 合理选择车刀的几何角度。

4.1 车刀前角选择原则

前角主要影响切削过程中的变形和摩擦、刀具强度, 改变散热条件, 影响刀具的耐用度。选择前角时, 应该综合考虑材料和加工工艺的要求。一般认为, 在刀具强度允许的条件下, 尽量选用大前角。例如, 高速钢的强度高、韧性好, 硬度合金脆性大、怕冲击, 因此, 高速钢刀具的前角可比硬质合金脆性大、怕冲击, 因此, 高速钢刀具的前角可比硬质合金刀具的前角大5°左右, 陶瓷刀具的脆性更大, 前角不能太大。另外, 如果被加工的材料导热系数低, 应该选择小前角车刀, 以改善系统的散热效果, 提高车刀的耐用度。特别需要说明的是, 在加工高强度材料时, 为了防止车刀的破损, 常采用负前角, 以提高车刀的使用寿命。

4.2 车刀后角的选择原理

后角主要影响切削时的摩擦和刀具强度。当工件材料的强度、硬度较高时, 宜取较小后角, 以提高刀具强度;当工艺系统刚性较差时, 应适当减小后角, 防止系统产生振动;当对于尺寸精度要求较高的刀具, 宜采用较小后角。

4.3 主偏角的选择原则

主偏角主要影响刀具强度、耐用度和工艺系统加工的稳定性。一般认为, 在工艺系统刚性不足时, 常取较大主偏角, 以减小切削力。加工高强度、高硬度材料时, 取较小主偏角以提高刀具的耐用度。副偏角影响工件的表面质量和刀具强度, 在系统不易产生振动和摩擦的条件下, 应选择较小的副偏角。

4.4 车刀刃倾角的选择原则

刃倾角主要影响切屑的倾向和刀具的强度及其锋利程度。在无冲击的正常车削时, 刃倾角一般取正值, 如果切削时有间断冲击, 选择负刃倾角能提高刀头强度, 保护刀尖。当系统钢性不足时, 不宜采用负刃倾角, 否则会因为背向力FP的增大, 引起系统的振动而影响加工质量。

摘要：选择车刀几何角度是否合理, 直接影响到是否有利于改善加工条件, 提高工件加工质量, 延长刀具与设备的使用寿命。本文从车刀几何角度在切削过程中对切削力、切削热和刀具耐用度的影响角度, 分析车刀几何角度选择的一般原则。

刀具的合理选用与工效提高的研究 第6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

数控机床的刀具选用及效率提升 第7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.

加工中心刀具的选择和应用 第8篇

1 加工中心刀具选择总原则

加工中心所用的刀具是由通用刀具和加工中心主轴前端锥孔配套的刀柄等组成。在加工中, 要依据许多因素来选择, 例如机床性能、夹具的刚度、工件材料的性能、切削用量以及其它相关因素。加工中心刀具选择的总原则是:刀具的刚性好, 安装和调整方便, 耐用度和精度高。另外为了提高刀具的刚性和保证安全, 刀具伸出长度应尽可能短。在加工中心机床上, 各种刀具分别装在刀库中, 按程序的规定进行加工。

2 加工中心刀具种类

加工中心刀具种类较多, 应用最广的是各种表面及孔加工刀具。其中平面、曲面的加工刀具主要采用各种类型的铣刀, 而孔加工刀具根据所加工孔的形状、位置、精度要求等可选择钻头、铰刀、扩孔钻、镗刀等。硬质合金螺旋齿立铣刀主要用于加工铸铁、钢件、有色金属等材质, 刀片一般为焊接式。可转位螺旋立铣刀主要用于粗铣大型工件的台阶面、立面及大型槽。加工中若更换不同牌号的刀片, 可分别加工钢、铸铁、铸钢、耐热钢等多种材料。镶硬质合金刀片的端铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。在加工中心机床上, 各种刀具分别装在刀库中, 按设定的程序进行自动换刀。因此加工中心必须采用标准刀柄, 以便各种类型的刀具能迅速、准确地装到机床主轴上。加工中心刀具的刀柄分为整体式工具系统和模块式工具系统两大类。整体式用的不多, 现在主要采用连接刚性好、定位精度高的模块式工具系统, 这种工具系统主要由刀柄、中间接杆以及工作头组成。它的联接特点是单圆柱定心, 径向销钉锁紧, 它的一部分是孔, 而另一部分是轴, 两者之间可以插入连接, 形成一个刚性刀柄。它的中间接杆有等径和变径两类, 根据不同的内外径及长度将刀柄和工作头模块相联接。工作头又分为可转位钻头、粗镗刀、精镗刀、扩孔钻、立铣刀、面铣刀等多种类型。加工中心刀具根据制造所用的材料可分为以下几种: (1) 高速钢刀具; (2) 硬质合金刀具; (3) 金刚石刀具; (4) 其他材料刀具, 如陶瓷刀具等。

3 加工中心刀具的具体选择

加工中心在加工中, 刀具的切削过程是非常复杂的, 影响因素非常多。例如铣削选取刀具时, 要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。大平面加工选择面铣刀;平面周边轮廓的加工, 常采用立铣刀;铣削平面时, 应选硬质合金刀片铣刀;加工凸台、凹槽时, 选高速钢立铣刀;平面铣削应选用不重磨硬质合金端铣刀。一般采用二次走刀, 第一次走刀最好用端铣刀粗铣, 沿工件表面连续走刀。而且每次走刀的宽度不影响工件的精度。加工模具型腔时多选模具铣刀;加工封闭键槽用键槽铣刀;球形铣刀用于加工立体型面和有较大转接凹圆弧;加工变斜角面应选鼓形铣刀;成型铣刀用于加工特殊孔及各种型面等。铣刀的直径应根据铣削宽度、深度选择, 铣削深度、宽度越大, 铣刀的直径也越大。粗铣时, 铣刀直径要小些;精铣时, 铣刀直径要大些, 尽量减小相邻两次进给之间的接刀痕迹。另外铣刀齿数应根据工件材料和加工要求选择, 一般粗加工或铣削塑性材料时, 选择粗齿铣刀;半精加工、精加工或铣削脆性材料时, 选用中、细齿铣刀。

铣刀参数的选择主要应考虑刀具的刚性和零件加工部位的几何尺寸等因素。铣刀主要分为面铣刀和立铣刀两大类, 面铣刀的前角一般较小, 铣削高强度高硬度的材料时可用负前角, 其数值应根据工件材料和刀具材料来选择。立铣刀直径往往受到零件材料、工件尺寸、刚性、及工艺要求等因素的限制一般应尽量选择直径较大的铣刀。加工中心上用的立铣刀一般有三种形式:球头刀 (R=r) 、端铣刀 (r=0) 和R刀。在两轴及两轴半加工中, 为提高效率, 应尽量采用端铣刀, 当曲面形状复杂时, 为了避免干涉, 建议使用球头刀。

钻孔加工时, 先在工件断面打中心孔, 用以引正钻头, 再用较大的钻头进行钻孔加工, 从而保证孔的精度。当深孔加工时, 特别要注意钻头的冷却和排屑问题, 若工件为铸件, 则不能使用冷却液。

加工中心扩孔时主要采用扩孔钻, 镗刀等, 另外还可用键槽铣刀或立铣刀加工, 因为它的加工精度要高。加工大孔时, 可采用可转位扩孔钻, 以提高加工效率。在加工中心上铰孔时多用标准铰刀, 此外还有机夹硬质合金刀片的单刃铰刀和浮动铰刀。

加工中心机床刀具是一个较复杂的系统, 它的正确选用需要根据实际情况, 编程人员必须掌握。实际应用时, 要根据编程参数, 刀具的结构尺寸确定, 在刀具装到机床上之前, 需要调整其尺寸。只有对加工中心刀具结构和选用有充分的了解和认识, 在实际工作中才能灵活运用, 提高工作效率和安全生产。

摘要：现代加工中普通机械逐渐被数控机械所代替, 加工中心取代传统的普通机床进行大量的机械加工, 主要介绍了加工中心的特点及刀具选择的基本原则, 并根据实践经验结合加工方法, 提出了刀具选用的一般方法。

关键词：加工中心,刀具材料,选择及应用

参考文献

[1]吴道全.金属切削原理及刀具[M].重庆:重庆大学出版社.