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如何選擇數(shù)控刀具及進(jìn)給量
現(xiàn)在,許多CAD/CAM軟件包都提供自動(dòng)編程功能,這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問(wèn)題,比如,數(shù)控刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設(shè)定等,編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù),就可以自動(dòng)生成NC程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床完成加工。因此,數(shù)控加工中的數(shù)控刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的,這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對(duì)比,同時(shí)也要求編程人員必須掌握數(shù)控刀具選擇和切削用量確定的基本原則,在編程時(shí)充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)。本文對(duì)數(shù)控編程中必須面對(duì)的數(shù)控刀具選擇和切削用量確定問(wèn)題進(jìn)行了探討,給出了若干原則和建議,并對(duì)應(yīng)該注意的問(wèn)題進(jìn)行了討論。
一、數(shù)控加工常用數(shù)控刀具的種類(lèi)及特點(diǎn)
數(shù)控加工數(shù)控刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn),一般應(yīng)包括通用數(shù)控刀具、通用連接刀柄及少量刀柄。刀柄要聯(lián)接數(shù)控刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上,因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控?cái)?shù)控刀具的分類(lèi)有多種方法。根據(jù)數(shù)控刀具結(jié)構(gòu)可分為:①整體式;②鑲嵌式,采用焊接或機(jī)夾式連接,機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種;③特殊型式,如復(fù)合式數(shù)控刀具,減震式數(shù)控刀具等。根據(jù)制造數(shù)控刀具所用的材料可分為:①高速鋼數(shù)控刀具;②硬質(zhì)合金數(shù)控刀具;③金剛石數(shù)控刀具;④其他材料數(shù)控刀具,如立方氮化硼數(shù)控刀具,陶瓷數(shù)控刀具等。從切削工藝上可分為:①車(chē)削數(shù)控刀具,分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切割數(shù)控刀具等多種;②鉆削數(shù)控刀具,包括鉆頭、鉸刀、絲錐等;③鏜削數(shù)控刀具;④銑削數(shù)控刀具等。為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床對(duì)數(shù)控刀具耐用、穩(wěn)定、易調(diào)、可換等的要求,近幾年機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位數(shù)控刀具得到廣泛的應(yīng)用,在數(shù)量上達(dá)到整個(gè)數(shù)控?cái)?shù)控刀具的30%~40%,金屬切除量占總數(shù)的80%~90%。
數(shù)控刀具與普通機(jī)床上所用的數(shù)控刀具相比,有許多不同的要求,主要有以下特點(diǎn):
⑴剛性好(尤其是粗加工數(shù)控刀具),精度高,抗振及熱變形小;
⑵互換性好,便于快速換刀;
⑶壽命高,切削性能穩(wěn)定、可靠;
⑷數(shù)控刀具的尺寸便于調(diào)整,以減少換刀調(diào)整時(shí)間;
⑸數(shù)控刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇迹岳谇行嫉呐懦?br />
⑹系列化,標(biāo)準(zhǔn)化,以利于編程和數(shù)控刀具管理。
二、數(shù)控加工數(shù)控刀具的選擇
數(shù)控刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機(jī)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(guān)因素正確選用數(shù)控刀具及刀柄。數(shù)控刀具選擇總的原則是:安裝調(diào)整方便,剛性好,耐用度和精度高。在滿(mǎn)足加工要求的前提下,盡量選擇較短的刀柄,以提高數(shù)控刀具加工的剛性。
選取數(shù)控刀具時(shí),要使數(shù)控刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中,平面零件周邊輪廓的加工,常采用立銑刀;銑削平面時(shí),應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀;加工凸臺(tái)、凹槽時(shí),選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔時(shí),可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀;對(duì)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(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤(pán)形銑刀。
在進(jìn)行自由曲面加工時(shí),由于球頭數(shù)控刀具的端部切削速度為零,因此,為保證加工精度,切削行距一般取得很能密,故球頭常用于曲面的精加工。而平頭數(shù)控刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀,因此,只要在保證不過(guò)切的前提下,無(wú)論是曲面的粗加工還是精加工,都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。另外,數(shù)控刀具的耐用度和精度與數(shù)控刀具價(jià)格關(guān)系極大,必須引起注意的是,在大多數(shù)情況下,選擇好的數(shù)控刀具雖然增加了數(shù)控刀具成本,但由此帶來(lái)的加工質(zhì)量和加工效率的提高,則可以使整個(gè)加工成本大大降低。
在加工中心上,各種數(shù)控刀具分別裝在刀庫(kù)上,按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和換刀動(dòng)作。因此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄,以便使鉆、鏜、擴(kuò)、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控刀具,迅速、準(zhǔn)確地裝到機(jī)床主軸或刀庫(kù)上去。編程人員應(yīng)了解機(jī)床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍,以便在編程時(shí)確定數(shù)控刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國(guó)的加工中心采用TSG工具系統(tǒng),其刀柄有直柄(三種規(guī)格)和錐柄(四種規(guī)格)兩種,共包括16種不同用途的刀柄。
在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中,由于數(shù)控刀具的刃磨、測(cè)量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行,占用輔助時(shí)間較長(zhǎng),因此,必須合理安排數(shù)控刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則:①盡量減少數(shù)控刀具數(shù)量;②一把數(shù)控刀具裝夾后,應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工部位;③粗精加工的數(shù)控刀具應(yīng)分開(kāi)使用,即使是相同尺寸規(guī)格的數(shù)控刀具;④先銑后鉆;⑤*行曲面精加工,后進(jìn)行二維輪廓精加工;⑥在可能的情況下,應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能,以提高生產(chǎn)效率等。
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