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数控刀具参数选择

2015-01-12  浏览:2953次

数控加工具有高速、高效和自动化程度高的特点,数控刀具一般分为通用刀具、专用刀具及某些特殊刀具。刀具通过刀柄连接并装在机床动力头上,因此已逐渐标准化和系列化。

数控刀具参数选择很重要


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(采用焊接或机夹式联接,机夹式又可分为不转位和可转位两种)。③特殊形式,如复合式刀具、减振式刀具等。

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(涂层和非涂层)。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。随着数控技术的发展,要求我们换刀迅速,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%一90%。

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: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。

由于数控刀具具有以上特点,以及数控技术发展需要,市面上各类辅导书花样翻新,层出不穷,其质量参差不齐,有的作者只是为了赚取稿费,其中设置参数很是随意,直接造成的后果就是很多学生拿到书籍,不知道应该相信哪本书,也给我们日常教学带来很多的麻烦,经常出现的事情就是,学生拿着书怀疑我们教学内容的准确性。

这里有一个例子,某次全国性质的金工实习培训项目,有数十位相关人员参加,我们单位负责数控铣床实习操作,我们准备的材料为易切削刚,45钢,使用的刀具为16高速钢键槽铣刀,刀具为新刀具,倒角大小为0.5mm。机床种类为自贡数控加工中心,X轴行程1050mm,机床的刚性良好。无冷却液状态加工。我们指导人员设置的加工参数分别为:S=400n/min,t=1mm.f=150mm/min。按照这一组参数加工,机床加工状态良好,噪音很小,机床没有什么明显的抖动。操作工程中,其中一位年轻老师反对我们设置的参数,要求更改S=600n/min,及t=2mm,我们分别做了实验:

采取S=600n/min时,刀具很快磨损,铁屑形状有片状变为碎末,铁屑颜色由淡黄色变为蓝色,直至加工过程中产生刺耳的摩擦声音,说明S=600mm/min参数设置不合适分析原因是刀具线速度过快,刀具与工件剧烈摩擦,产生的热量来不及排除,造成刀具硬度下降,从而快速磨损。

t=2mm时,加工样式为一封闭槽,刀具加工工件时,机床剧烈抖动,刀具崩裂且主轴停转,报警显示为,扭矩过大。造成原因我们分析为加工深度过大,刀具受力变大,超过主轴扭矩要求,造成刀具损坏,从而使机床主轴停转。这只是其中一个简单的例子,如果按照某些参考书设置,问题更大,他们无论加工什么材料,刀具直径多大,都能设置相同参数,这是令人值得深思。

下面是加工,以及针对特定材料刀具做的破坏性试验,得到的一些参数,日常加工的到的参数设置关系,与大家交换一下意见。加工材料同样是45钢,刀具为16高速钢键槽铣刀,采取无冷却液加工方式。

可以按照这个规律选择:

(1)刀具的线速度满足f=15~25M/min,一般选取f=17~20M/min,这个可以根据加工条件进行上下浮动,习惯选择线速度为19mm/min,因为数控车床加工过程是连续切削,所以数控车选择速度可以略慢一些。其受限制因素有如下几点:1、刀具类型材料及待加工工件材料;2、机床性能;3、加工工时限制;4.冷却条件。

(2)按照线速度公式,我们可以得出,线速度选取19~20M/min时,?16高速钢刀具,其转速选择400n/min还是符合要求的。当然随着工件材料硬度变化,速度需要适当调整。

(3)切削深度条件。一般情况下加工选择:“宜宽不宜深”,也就是说加工过程中优先选择宽度方向加大,而深度方向需要减小。过大的加工深度直接影响加工质量,及刀具寿命,通过破坏性试验得出,粗加工深度一般为直径的0.05~0.2,半精加工0.5~0.8mm,精加工一般小于0.5mm。

(4)进给量选择,一般按照每齿进给量计算,推荐选取范围为0.03~0.15mm/齿.然后每齿进给量与转速、齿数相乘,的到位们需要的进给量。

当然所有的参数选择都是要根据实际情况来选取,尽信书不如无书,这个道理大家都需要明白的,比如说加工铝合金材料进不能完全按照某些经验值来选择,因为铝合金材料具有较大的粘性,加工铝合金材料是,铝合金碎末经常是粘接在刀具上,如果不能够及时清理,刀具就很容易损坏。另外就是不锈钢材料,因为不锈钢材料的加工硬化特性,每一刀加工深度的选择,就不能完全依照“宜宽不宜深”的原则,这时候加工深度就需要采取跨过加工硬化层的方式,否则很难加工。当然这种类似的例子还有很多,就不一一列举了。

另外,刀具材料不仅仅包括高速钢刀具,还有硬质合金钢刀具,各种涂层刀具。以合金钢刀具为例,我们进过实验,认为刀具线速度取89~92M/min,比较合适,其余带涂层类刀具参数,不能完全按照刀具生产厂家给的参数执行,因为他们得到的参数是最理想状态下的到的参数,具体执行建议取50~70%。当然,具体加工效果还是需要读者自行试验,因为理论知识往往受现实因素影响很大。

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