一、數控銑床刀具種類
數控加(jia)工(gong)中(zhong)刀具(ju)的(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)和切(qie)削用量確(que)定是在(zai)人機交互狀態(tai)下完成,要求編(bian)程人員必須掌(zhang)握(wo)刀具(ju)選(xuan)擇(ze)和切(qie)削用量確(que)定的(de)(de)(de)基本原則,在(zai)編(bian)程時(shi)充分考慮數控加(jia)工(gong)特點(dian),正確(que)選(xuan)擇(ze)刀刃具(ju)及(ji)切(qie)削用量。數控加(jia)工(gong)技(ji)(ji)術(shu)涉(she)及(ji)的(de)(de)(de)范圍很廣,就應(ying)用方面而(er)言,其(qi)加(jia)工(gong)技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)(de)特點(dian)和難點(dian)仍在(zai)于(yu)如(ru)何(he)高速、高效率(lv)地正確(que)選(xuan)用數控機床刀具(ju)編(bian)制(zhi)出(chu)符合產(chan)(chan)品(pin)技(ji)(ji)術(shu)要求的(de)(de)(de)數控加(jia)工(gong)工(gong)藝及(ji)程序。數控加(jia)工(gong)可(ke)以大幅度(du)縮短產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)制(zhi)造周期,有效的(de)(de)(de)解決(jue)機械產(chan)(chan)品(pin)中(zhong)復雜、精密、單件小(xiao)批(pi)量、形(xing)狀多變的(de)(de)(de)零件加(jia)工(gong)。
數控銑床加工刀(dao)(dao)具(ju)種(zhong)類(lei)很多,為(wei)了適(shi)應數控機床高(gao)速(su)、高(gao)效和(he)自動(dong)化(hua)程(cheng)度高(gao)的(de)(de)特點,所用(yong)刀(dao)(dao)具(ju)正(zheng)朝(chao)著標準(zhun)化(hua)、通用(yong)化(hua)和(he)模塊化(hua)的(de)(de)方向(xiang)發展,主(zhu)要(yao)(yao)分為(wei)銑削刀(dao)(dao)具(ju)和(he)孔加工刀(dao)(dao)具(ju)兩大類(lei)。為(wei)了滿足(zu)高(gao)效和(he)特殊的(de)(de)銑削要(yao)(yao)求,又發展了各種(zhong)特殊用(yong)途(tu)的(de)(de)專用(yong)刀(dao)(dao)具(ju)。
(1)刀柄結構形式
數控銑床(chuang)刀(dao)(dao)具刀(dao)(dao)柄(bing)的結構形式分為模(mo)塊(kuai)(kuai)式與整體式兩種。模(mo)塊(kuai)(kuai)式刀(dao)(dao)具系統(tong)是一種較(jiao)先進的刀(dao)(dao)具系統(tong),其(qi)每把刀(dao)(dao)柄(bing)都可通過各種系列(lie)化的模(mo)塊(kuai)(kuai)組裝而成(cheng)。針對(dui)不(bu)同的加工零件和(he)機床(chuang),采取(qu)不(bu)同的組裝方案,可獲得多種刀(dao)(dao)柄(bing)系列(lie),從(cong)而提高刀(dao)(dao)柄(bing)的適應能力和(he)利用率(lv)。
整體式(shi)刀柄(bing)裝(zhuang)夾(jia)刀具的(de)工作部分(fen)與(yu)機床(chuang)(chuang)上安裝(zhuang)定位(wei)用(yong)(yong)的(de)柄(bing)部是一體的(de)。這種(zhong)(zhong)刀柄(bing)對機床(chuang)(chuang)與(yu)零件(jian)的(de)變換適(shi)應(ying)能力較差。為適(shi)應(ying)零件(jian)與(yu)機床(chuang)(chuang)的(de)變換,用(yong)(yong)戶必(bi)須儲(chu)備各(ge)種(zhong)(zhong)規格的(de)刀柄(bing),因此刀柄(bing)的(de)利用(yong)(yong)率較低。
數控銑床刀(dao)(dao)柄與主(zhu)軸(zhou)孔的(de)(de)配合(he)錐(zhui)面采(cai)(cai)(cai)用7:24圓錐(zhui)柄,并采(cai)(cai)(cai)用相應(ying)型式的(de)(de)拉(la)釘,與機(ji)(ji)(ji)床主(zhu)軸(zhou)相結合(he)。錐(zhui)柄具有(you)不(bu)自鎖(suo),換(huan)刀(dao)(dao)方便等(deng)(deng)特點。刀(dao)(dao)柄常用的(de)(de)規(gui)格(ge)有(you)40號(hao)(hao)(hao)、45號(hao)(hao)(hao)和50號(hao)(hao)(hao)。目前在(zai)我國應(ying)用較為廣泛的(de)(de)有(you)IS07388—1983.MAS403—1982.ANSI/ASME 135.50—1985等(deng)(deng),選擇時應(ying)考慮刀(dao)(dao)柄規(gui)格(ge)與機(ji)(ji)(ji)床主(zhu)軸(zhou)、機(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)相適(shi)應(ying)。JT:表示采(cai)(cai)(cai)用國際標準(zhun)IS07388號(hao)(hao)(hao)加工中(zhong)心機(ji)(ji)(ji)床用錐(zhui)柄柄部(帶機(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)夾持槽(cao));其(qi)后數字(zi)為相應(ying)的(de)(de)ISO錐(zhui)度(du)號(hao)(hao)(hao)。BT:表示采(cai)(cai)(cai)用日本標準(zhun)MAS403號(hao)(hao)(hao)加工中(zhong)心機(ji)(ji)(ji)床用錐(zhui)柄柄部(帶機(ji)(ji)(ji)械(xie)手(shou)(shou)夾持槽(cao));其(qi)后數字(zi)為相應(ying)的(de)(de)ISO錐(zhui)度(du)號(hao)(hao)(hao)。對于(yu)高(gao)速切削一般(ban)采(cai)(cai)(cai)用HSK系列(lie)刀(dao)(dao)柄。
為(wei)提高加工(gong)效率,應盡可(ke)能(neng)選(xuan)用(yong)(yong)高效率的刀(dao)(dao)具和刀(dao)(dao)柄。選(xuan)用(yong)(yong)強(qiang)力(li)(li)銑夾頭刀(dao)(dao)柄,夾持精(jing)度(du)高,可(ke)以用(yong)(yong)來夾持直柄刀(dao)(dao)具,因卡簧自身夾緊(jin)變形小(xiao)自鎖性好(hao),夾緊(jin)力(li)(li)大,可(ke)以用(yong)(yong)于(yu)強(qiang)力(li)(li)銑削(xue)加工(gong);還可(ke)以用(yong)(yong)于(yu)高精(jing)度(du)銑鉸孔加工(gong),也(ye)可(ke)通過接桿夾持帶孔類刀(dao)(dao)具。
選(xuan)用(yong)(yong)(yong)彈簧(huang)卡頭(tou)刀(dao)(dao)柄(bing),卡簧(huang)彈性(xing)變形量為(wei)1mm,主要夾持小規格銑刀(dao)(dao),如鉆頭(tou)、銑刀(dao)(dao)、鉸刀(dao)(dao)、絲錐等。選(xuan)用(yong)(yong)(yong)模塊式工(gong)具(ju)(ju)系(xi)統由(you)于其定位精度(du)高(gao),裝卸方(fang)便,連接剛(gang)性(xing)好(hao),具(ju)(ju)有(you)良好(hao)的抗振性(xing),是目前用(yong)(yong)(yong)得較(jiao)多的一種(zhong)型式,它(ta)由(you)刀(dao)(dao)柄(bing)、中(zhong)(zhong)間(jian)接桿以及(ji)工(gong)作頭(tou)組成。選(xuan)用(yong)(yong)(yong)粗鏜(tang)孔可(ke)(ke)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)雙刃鏜(tang)刀(dao)(dao)刀(dao)(dao)柄(bing),既可(ke)(ke)提(ti)高(gao)加(jia)(jia)工(gong)效率,又有(you)利于減少(shao)切削振動;對(dui)于批量大、加(jia)(jia)工(gong)復(fu)雜的典型工(gong)件,應盡(jin)可(ke)(ke)能選(xuan)用(yong)(yong)(yong)復(fu)合刀(dao)(dao)具(ju)(ju)。盡(jin)管復(fu)合刀(dao)(dao)具(ju)(ju)與刀(dao)(dao)柄(bing)價格較(jiao)為(wei)昂貴,但在數控機床(chuang)上采用(yong)(yong)(yong)復(fu)合刀(dao)(dao)具(ju)(ju)加(jia)(jia)工(gong),可(ke)(ke)以使工(gong)序(xu)集(ji)中(zhong)(zhong),把(ba)多道工(gong)序(xu)合并成一道工(gong)序(xu)、由(you)一把(ba)刀(dao)(dao)具(ju)(ju)完成,有(you)利于減少(shao)加(jia)(jia)工(gong)時間(jian)和換刀(dao)(dao)次(ci)數,顯著提(ti)高(gao)生產效率。
(2)數控銑床刀具的分類
數控(kong)銑床刀(dao)具的分(fen)類有多種方法(fa),根據刀(dao)具結構(gou)可分(fen)為(wei):①整體式(shi)(shi)②鑲嵌(qian)式(shi)(shi),采用(yong)焊接或機(ji)夾(jia)式(shi)(shi)連接,機(ji)夾(jia)式(shi)(shi)又可分(fen)為(wei)可轉位和不可轉位兩(liang)種③特殊型式(shi)(shi),如復合式(shi)(shi)刀(dao)具,減震式(shi)(shi)刀(dao)具等。
根據制造刀具所用的材料可分為:①高速鋼刀具②硬質合金刀具:硬質合金根據國際標準ISO分類,把所有牌號分成用顏色標識的六大類,分別以字母P、M、K、N、S、H表示。P類用于加工長切屑的鋼件;M類用于加工不銹鋼件;K類用于加工短切屑的鑄鐵件;N類用于加工短切屑的非鐵材料;s類用于加工難加工材料H類用于加工硬材料。鍍層硬質合金刀具又分為:化學氣相沉積CVD和物理氣相沉積PVD兩種。③金剛(gang)石刀具④陶瓷刀片材料如氮化(hua)硅(gui)陶瓷Si3N4,立方(fang)氮化(hua)硼CBN。
從切削工藝上可分(fen)為(wei):銑(xian)削類(lei)刀(dao)(dao)具(面銑(xian)刀(dao)(dao)、立銑(xian)刀(dao)(dao)、圓鼻(bi)刀(dao)(dao)、球頭銑(xian)刀(dao)(dao)、錐(zhui)度銑(xian)刀(dao)(dao))、孔加工類(lei)刀(dao)(dao)具(麻花鉆、鉸刀(dao)(dao)、鏜刀(dao)(dao)、絲錐(zhui)等)。
為了滿足數控機床對刀具耐用、易調、穩定、可換等要求,機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用,占整個數控刀具的(de)40%-50%,金屬切除量占總數的(de)80%~90%。
二、數控加工刀具的選擇
刀(dao)具選(xuan)擇的(de)總(zong)原則:安裝(zhuang)調整方便、可靠性好、剛(gang)性好、耐(nai)用(yong)度(du)和(he)精度(du)高。在滿足加(jia)工(gong)要(yao)求的(de)前提下,盡量選(xuan)擇刀(dao)柄較短(duan)的(de)刀(dao)具,以增(zeng)強加(jia)工(gong)的(de)剛(gang)性。
(1)根據工件的表面尺寸選擇刀具
選取(qu)刀(dao)(dao)(dao)(dao)具時(shi),要使刀(dao)(dao)(dao)(dao)具的(de)尺寸與被加(jia)工(gong)件(jian)的(de)表(biao)面(mian)(mian)尺寸相適應用(yong)。生產中,加(jia)工(gong)平面(mian)(mian)零件(jian)周(zhou)邊的(de)輪(lun)廓(kuo),常采用(yong)立(li)(li)銑(xian)(xian)(xian)刀(dao)(dao)(dao)(dao);銑(xian)(xian)(xian)削(xue)平面(mian)(mian),應選硬(ying)(ying)質(zhi)合(he)金刀(dao)(dao)(dao)(dao)片(pian)銑(xian)(xian)(xian)刀(dao)(dao)(dao)(dao)。加(jia)工(gong)凸臺、凹槽時(shi),選高速鋼立(li)(li)銑(xian)(xian)(xian)刀(dao)(dao)(dao)(dao);加(jia)工(gong)毛坯(pi)表(biao)面(mian)(mian)或(huo)孔粗加(jia)工(gong)時(shi),可選用(yong)鑲硬(ying)(ying)質(zhi)合(he)金刀(dao)(dao)(dao)(dao)片(pian)的(de)玉(yu)米銑(xian)(xian)(xian)刀(dao)(dao)(dao)(dao);對一(yi)些立(li)(li)體型面(mian)(mian)和變斜面(mian)(mian)輪(lun)廓(kuo)外(wai)形(xing)的(de)加(jia)工(gong),選用(yong)盤形(xing)銑(xian)(xian)(xian)刀(dao)(dao)(dao)(dao)、圓(yuan)鼻刀(dao)(dao)(dao)(dao)、平刀(dao)(dao)(dao)(dao)做粗加(jia)工(gong),選用(yong)球頭(tou)銑(xian)(xian)(xian)刀(dao)(dao)(dao)(dao)、環形(xing)銑(xian)(xian)(xian)刀(dao)(dao)(dao)(dao)、錐形(xing)銑(xian)(xian)(xian)刀(dao)(dao)(dao)(dao)做精(jing)加(jia)工(gong)。
(2)根據工件的表面形狀選擇刀具
在(zai)進(jin)行模(mo)具(ju)加(jia)工(gong)時,由(you)于(yu)球頭(tou)刀(dao)具(ju)的(de)(de)端部切(qie)削速度為(wei)(wei)零,因此(ci),為(wei)(wei)保證(zheng)加(jia)工(gong)精(jing)度,切(qie)削行距一般采用頂端密(mi)距,故球頭(tou)銑刀(dao)常用于(yu)曲(qu)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)精(jing)加(jia)工(gong)。而平頭(tou)刀(dao)具(ju)在(zai)表面(mian)(mian)(mian)加(jia)工(gong)質(zhi)量(liang)和切(qie)削效率方面(mian)(mian)(mian)都(dou)優于(yu)球頭(tou)刀(dao),因此(ci),只要在(zai)保證(zheng)不過切(qie)的(de)(de)前提下,無(wu)論是(shi)曲(qu)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)粗加(jia)工(gong)還(huan)是(shi)精(jing)加(jia)工(gong),都(dou)應優先選(xuan)擇(ze)平頭(tou)刀(dao)。另外,刀(dao)具(ju)的(de)(de)耐用度和精(jing)度與刀(dao)具(ju)價(jia)格關系(xi)極大(da)(da),必(bi)須(xu)引起注意的(de)(de)是(shi),在(zai)大(da)(da)多數(shu)情況下,選(xuan)擇(ze)好的(de)(de)刀(dao)具(ju)雖然增加(jia)了刀(dao)具(ju)成(cheng)本,但由(you)此(ci)帶(dai)來的(de)(de)加(jia)工(gong)質(zhi)量(liang)和加(jia)工(gong)效率的(de)(de)提高(gao),則可(ke)以使整個加(jia)工(gong)成(cheng)本大(da)(da)大(da)(da)降低。
(3)合理安排刀具的排列順序
在(zai)經濟(ji)型數控機(ji)床的(de)(de)(de)加(jia)(jia)工過程中,由于刀具(ju)的(de)(de)(de)磨損、測量和更換多為人工手動(dong)進行(xing)(xing),占用(yong)輔助時(shi)間較(jiao)長,因此,必須合理安排刀具(ju)的(de)(de)(de)排列順序。一(yi)般應遵循以(yi)下原則:①工序集(ji)中一(yi)次裝夾,同一(yi)把刀具(ju)能完成其進行(xing)(xing)的(de)(de)(de)所有加(jia)(jia)工步驟;②粗(cu)精加(jia)(jia)工的(de)(de)(de)刀具(ju)應分開使用(yong);③先面(mian)(mian)后(hou)孔;④先進行(xing)(xing)曲(qu)面(mian)(mian)精加(jia)(jia)工,后(hou)進行(xing)(xing)二維(wei)輪(lun)廓精加(jia)(jia)工;⑤合理利用(yong)數控機(ji)床的(de)(de)(de)自動(dong)換刀功能,以(yi)提高(gao)生(sheng)產效率;⑥盡量減少刀具(ju)數量。