-
2006-11-04
高速切削刀具----转自网络
-
2006-11-04
CNC加工中刀具的选择与切削用量的确定
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:
- 整体式;
- 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;
- 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:
- 高速钢刀具;
- 硬质合金刀具;
- 金刚石刀具;
- 其他材料刀具,如立方氮化硼刀具,陶瓷刀具等。
- 从切削工艺上可分为
- 车削刀具,分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种;
- 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%。
- 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
- 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。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。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能密,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:
- 尽量减少刀具数量;
- 一把刀具装夹后,应完成其所能进行的所有加工部位;
- 粗精加工的刀具应分开使用,即使是相同尺寸规格的刀具;
- 先铣后钻;
- 先进行曲面精加工,后进行二维轮廓精加工;
- 在可能的情况下,应尽可能利用数控机床的自动换刀功能,以提高生产效率等。
3.数控加工切削用量的确定
- 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。
- 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ae。一般ae与刀具直径d成正比,与切削深度成反比。经济型数控加工中,一般ae的取值范围为:ae=(0.6~0.9)Dc。
- 切削速度Vc。提高Vc也是提高生产率的一个措施,但Vc与刀具耐用度的关系比较密切。随着Vc的增大,刀具耐用度急剧下降,故Vc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30CrNi2MoVA时,Vc可采用8m/min左右;而用同样的立铣刀铣削铝合金时,Vc可选200m/min以上。
- 主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度Vc来选定。计算公式为:
n= 1000×Vc p×d - 式中,d为刀具或工件直径(mm)。
- 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修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等的限制。
- 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,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。
- 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。
-
2006-11-04
切削技术与刀具工业的新时代----转自网络
-
2006-11-04
刀具的基本知识--转自网络
-
2006-11-04
国内外切削刀具涂层技术的发展综述 ---转自网络
切削刀具表面涂层技术是近几十年应市场需求发展起来的材料表面改性技术。采用涂层技术可有效提高切削刀具使用寿命,使刀具获得优良的综合机械性能,从而大幅度提高机械加工效率。因此,涂层技术与材料、切削加工工艺一起并称为切削刀具制造领域的三大关键技术。
为满足现代机械加工对高效率、高精度、高可靠性的要求,世界各国制造业对涂层技术的发展及其在刀具制造中的应用日益重视。我国的刀具涂层技术经过多年发展,目前正处于关键时期,即原有技术已不能满足切削加工日益提高的要求,国内各大工具厂的涂层设备也到了必须更新换代的时期。因此,充分了解国内外刀具涂层技术的现状及发展趋势,瞄准国际涂层技术先进水平,有计划、按步骤地发展刀具涂层技术(尤其是 pvd 技术),对于提高我国切削刀具制造水平具有重要意义。
2 .国外刀具涂层技术的现状及发展趋势
刀具涂层技术通常可分为化学气相沉积( cvd )技术和物理气相沉积( pvd )技术两大类,分别评述如下。
2.1 国外 cvd 技术的发展
二十世纪六十年代以来, cvd 技术被广泛应用于硬质合金可转位刀具的表面处理。由于 cvd 工艺气相沉积所需金属源的制备相对容易,可实现 tin 、 tic 、 ticn 、 tibn 、 tib2 、 al2o3 等单层及多元多层复合涂层的沉积,涂层与基体结合强度较高,薄膜厚度可达 7 ~ 9 μ m ,因此到八十年代中后期,美国已有 85% 的硬质合金工具采用了表面涂层处理,其中 cvd 涂层占到 99% ;到九十年代中期, cvd 涂层硬质合金刀片在涂层硬质合金刀具中仍占 80% 以上。
尽管 cvd 涂层具有很好的耐磨性,但 cvd 工艺亦有其先天缺陷:一是工艺处理温度高,易造成刀具材料抗弯强度下降;二是薄膜内部呈拉应力状态,易导致刀具使用时产生微裂纹;三是 cvd 工艺排放的废气、废液会造成较大环境污染,与目前大力提倡的绿色制造观念相抵触,因此自九十年代中期以来,高温 cvd 技术的发展和应用受到一定制约。
八十年代末, krupp.widia 开发的低温化学气相沉积( pcvd )技术达到了实用水平,其工艺处理温度已降至 450 ~ 650 ℃,有效抑制了η相的产生,可用于螺纹刀具、铣刀、模具的 tin 、 ticn 、 tic 等涂层,但迄今为止, pcvd 工艺在刀具涂层领域的应用并不广泛。九十年代中期,中温化学气相沉积( mt-cvd )新技术的出现使 cvd 技术发生了革命性变革。 mt-cvd 技术是以含 c/n 的有机物乙腈( ch3cn )作为主要反应气体、与 ticl4 、 h2 、 n2 在 700 ~ 900 ℃下产生分解、化学反应生成 ticn 的新工艺。采用 mt-cvd 技术可获得致密纤维状结晶形态的涂层,涂层厚度可达 8 ~ 10 μ m 。这种涂层结构具有极高的耐磨性、抗热震性及韧性,并可通过高温化学气相沉积( ht-cvd )工艺在刀片表面沉积 al2o3 、 tin 等抗高温氧化性能好、与被加工材料亲和力小、自润滑性能好的材料。 mt-cvd 涂层刀片适于在高速、高温、大负荷、干式切削条件下使用,其寿命可比普通涂层刀片提高一倍左右。
目前, cvd (包括 mt-cvd )技术主要用于硬质合金车削类刀具的表面涂层,涂层刀具适用于中型、重型切削的高速粗加工及半精加工。采用 cvd 技术还可实现α -al2o3 涂层,这是 pvd 技术目前难以实现的,因此在干式切削加工中, cvd 涂层技术仍占有极为重要的地位。








