機電-特種加工-合理選擇數(shù)控銑加工中的刀具和切削用量

1、機電-特種加工-合理選擇數(shù)控銑加工中的刀具和切削用量摘要： 在借助CAM軟件進行數(shù)控編程的過程中，刀具的選擇和切削用量確實定是十分重要，它不僅對被加工零件的質(zhì)量影響巨大，甚至可以決定著機床成效的發(fā)揮和平安生產(chǎn)的順利進行。所以，在編制加工程序時，選擇合理的刀具和切削用量，是編制高質(zhì)量加工程序的前提。  關(guān)鍵詞：刀具 種類 要求 選擇 切削用量  現(xiàn)在，如Pro/ENGINEER、UG、Cimatron、MasterCAM等許多CAD/CAM軟件包都提供自動編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問題，比方，刀具選

2、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)，就可以自動生成NC程序并傳輸至數(shù)控機床完成加工。因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的，這與普通機床加工形成鮮明的比照，同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的根本原那么，在編程時充分考慮數(shù)控加工的特點。眾所周知，在借助CAM軟件進行數(shù)控編程的過程中，刀具的選擇和切削用量確實定是十分重要，它不僅對被加工零件的質(zhì)量影響巨大，甚至可以決定著機床成效的發(fā)揮和平安生產(chǎn)的順利進行。所以無論是手工編程或計算機輔助編程，在編制加工程序時，選擇合理的刀具和切削用量，是編制高質(zhì)量加工程序的前提。本文對

3、數(shù)控編程中必須面對的刀具選擇和切削用量確定問題進行了探討，給出了假設(shè)干原那么和建議，并對應(yīng)該注意的問題進行了討論。  一、刀具的選擇  1、 數(shù)控銑加工常用刀具的種類  數(shù)控銑加工刀具種類很多，為了適應(yīng)數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點，所用刀具正朝著標準化、通用化和模塊化的方向開展，主要包括銑削刀具和孔加工刀具兩大類。為了滿足高效和特殊的銑削要求，又開展了各種特殊用途的專用刀具。數(shù)控銑刀具的分類有多種方法，根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：整體式；鑲嵌式，采用焊接或機夾式連接，機夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；特殊型式，如復(fù)合式刀具，減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所

4、用的材料可分為：高速鋼刀具；硬質(zhì)合金刀具；金剛石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：平端立銑刀、圓角立銑刀、球頭刀和錐度銑刀等。  2、數(shù)控銑加工對刀具的要求  為了保證數(shù)控銑機床的加工精度，提高數(shù)控銑機床的生產(chǎn)效率及降低刀具材料的消耗，在選用數(shù)控銑機床刀具和刀具材料時，除滿足普通機床應(yīng)具備的根本條件外，還要考慮在數(shù)控銑機床中刀具工作條件等多方面因素，如切屑的斷屑性能、刀具快速調(diào)整與更換，因此對刀具和刀具材料提出更高的要求。  1銑刀剛性要好 一是為提高生產(chǎn)效率而采用大切削用量的需要；二是為適應(yīng)數(shù)控銑床加工過程中難以調(diào)整

5、切削用量的特點。當(dāng)工件各處的加工余量相差懸殊時，通用銑床遇到這種情況很容易采取分層銑削方法加以解決，而數(shù)控銑削就必須按程序規(guī)定的走刀路線前進，遇到余量大時無法象通用銑床那樣“隨機應(yīng)變，除非在編程時能夠預(yù)先考慮到，否那么銑刀必須返回原點，用改變切削面高度或加大刀具半徑補償值的方法從頭開始加工，多走幾刀。但這樣勢必造成余量少的地方經(jīng)常走空刀，降低了生產(chǎn)效率，如刀具剛性較好就不必這么辦。2銑刀的耐用度要高 尤其是當(dāng)一把銑刀加工的內(nèi)容很多時，如刀具不耐用而磨損較快，就會影響工件的外表質(zhì)量與加工精度，而且會增加換刀引起的調(diào)刀與對刀次數(shù)，也會使工作外表留下因?qū)Φ墩`差而形成的接刀臺階，降低了工件的

6、外表質(zhì)量。除上述兩點之外，互換性好，便于快速換刀；刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時間； 刀具應(yīng)能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除； 系列化，標準化，以利于編程和刀具管理，等等這些是數(shù)控加工與普通機床加工對刀具的不同要求。  3、數(shù)控銑加工刀具類型的選擇  刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應(yīng)根據(jù)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(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原那么是：安裝調(diào)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。生產(chǎn)中，被加工零件的幾何形狀是選擇

7、刀具類型的主要依據(jù)。1銑削刀具的選用：加工曲面類零件時，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切，而防止刀刃與工件輪廓發(fā)生干預(yù)，一般采用球頭刀，粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀；銑較大平面時，為了提高生產(chǎn)效率和提高加工外表粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀；銑小平面或臺階面時一般采用通用銑刀；銑鍵槽時，為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀；2孔加工刀具的選用：數(shù)控機床孔加工一般無鉆模，由于鉆頭的剛性和切削條件差，選用鉆頭直徑D應(yīng)滿足L/D5L為鉆孔深度的條件；鉆孔前先用中心鉆定位，保證孔加工的定位精度；精絞前可選用浮動絞刀，絞孔前孔口要倒角；鏜孔時應(yīng)盡量選用對稱的多刃鏜刀頭進行

8、切削，以平衡鏜削振動；盡量選擇較粗和較短的刀桿，以減少切削振動。在經(jīng)濟型數(shù)控加工中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原那么：盡量減少刀具數(shù)量；一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進行的所有加工部位；粗精加工的刀具應(yīng)分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；先銑后鉆；先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具本錢，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高，那么可以使整

9、個加工本錢大大降低。總之，根據(jù)被加工工件材料的熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數(shù)控銑床的生產(chǎn)效率和獲得滿意的加工質(zhì)量的前提。  二、切削用量確實定  數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括切削速度、背吃刀量或側(cè)吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原那么是：保證零件加工精度和外表粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度地提高生產(chǎn)率，降低本錢。  1切削速度確實定 銑削的切削速度與刀具的耐用度

10、T、每齒進給量fz、背吃刀量ap、側(cè)吃刀量ae以及銑刀齒數(shù)Z成反比，與銑刀直徑d成正比。其中原因是fz、ap、ae、Z增大時，使同時工作齒數(shù)增多，刀刃負荷和切削熱增加，加快刀具磨損，因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。如果加大銑刀直徑那么可以改善散熱條件，相應(yīng)提高切削速度。下表列出了銑削切削速度的參考值。  銑削時的切削速度參考表  工件材料 硬度HBS 切削速度Vcm/min  高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀  鋼 <225 1842 66150  225325 1236&

11、#160;54120  325425 621 3675  鑄鐵 <190 2136 66150  190260 918 4590  260320 4.510 2130  2進給速度確實定 進給速度F是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和外表粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制。在輪廓加工中，在接近拐角處應(yīng)適當(dāng)降低進給量，以克服由于慣性或工藝系統(tǒng)變形在輪廓拐角處造成“超程或“欠程

12、現(xiàn)象。確定進給速度的原那么：1當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進給速度。一般在100200mm/min范圍內(nèi)選取。2在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在2050mm/min范圍內(nèi)選取。3當(dāng)加工精度，外表粗糙度要求高時，進給速度應(yīng)選小些，一般在2050mm/min范圍內(nèi)選取。4刀具空行程時，特別是遠距離“回零時，可以選擇該機床數(shù)控系統(tǒng)給定的最高進給速度。  3背吃刀量或側(cè)吃刀量確實定 在保證加工外表質(zhì)量加工質(zhì)量的前提下，背吃刀量(ap)應(yīng)據(jù)機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。工件外表粗糙度要求為Ra3.212.5m,分粗銑和半精銑兩步銑削加工