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数控加工中心刀具如何选择

 
  先进的数控加工中心必须有先进的刀具与之相适应,才能充分发挥数控加工中心的效能。如果一台价值几十万元的数控加工中心采用普通加工中心的刀具和垫片,由于频繁地磨刀和换刀,会导致生产效率明显降低,加工成本明显增加。因此,对数控加工中心刀具有着更高、更严格的要求。
  数控加工中心刀具的选择和切削用量的确定是加工工艺中的重要内容,它不仅影响数控加工中心的加工效率,而且自接影响加工质量。刀具的选用是在数控编程的人机交互状态下进行的。我们应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量和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。
  在选择数控加工中心刀具时,应考虑以下几方面的问题:  
  (1)耐用度。提高刀具的耐用度,可以减少刀具的更换与对刀次数,从而减少停机等辅助时间。对于精度要求高、余量大及难加工材料的加工.更应注意高硬度、高耐磨性的刀具的应用。一般而言,刀具的耐用度应尽可能保证加工一个零件,或一个大型、复杂表面,或一个工作班,或至少不低于半个工作班。  
  (2)强度与刚度。为了满足粗加工、精加工的要求,刀具必须具备足够的强度与刚度。现代数控加工中心一般都具有高速、大动力、高刚度的性能,这就要求刀具具备强力切削与高速切削的性能。另一方面,高刚度的刀具有利于加工质量的提高.这对于加工中心由于无法使用导向支承套的孔加工尤为重要。  
  (3)可靠性。数控加工要求每一把刀都具有高的可靠性,若其中某一把刀偶尔或经常发生故障,就会使整台机床中断加工。  
  (4)较高的精度和安装调整方便。尽可能采用可转位刀片,磨损后只需要换刀片.增加了刀具的互换性。  
  (5)良好的断屑性能。数控加工中心与自动化机床一样,断屑与排屑往往是困扰加工的一个难题。因此,应合理选用切削用量与断屑槽的形状与尺寸,有时还得通过试切削确定.  
  在铣削平面时,应选用镶不重磨多面硬质合金刀片的端铣刀和立铣刀。粗铣平面时,由于被加工表面质量不均匀,选择铣刀时直径要小;精铣时,铣刀直径要大,最好能包容加工面的宽度。在内轮廓加工中,要注意刀具半径小于轮廓曲线的最小曲率半径,如图3一10所示。在自动换刀机床中要预先测出刀具的结构尺寸和调整尺寸,以便在加工时进行刀具补偿。
  
  选取刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表而尺寸相适应。在生产中,平而零件周边轮廓的加工,常采用立铣刀;铣削平而时,应选硬质介金刀片铣刀;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密,故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表而加工质量和切削效率方而都优于球头刀,因此,只要在保证小过切的前提下,无论是曲而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、调整方法与调整范围,以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。
  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,必须合理按排刀具的排列顺序。
  一般应遵循以下原则:
  ①尽量减少刀具数量;
  ②一把刀具装夹后,应完成其所能进行的所有加工部位;
  ③粗精加工的刀具应分开使用,即使是相同尺寸规格的刀具也应分开使用;
  ④先铣后钻;
  ⑤先进行曲面精加工,后进行二维轮廓精加工;
  ⑥在可能的情况下,应尽可能利用数控加工中心的自动换刀功能,以提高生产效率。

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