刀具的選擇與切削用量的確定

jinhai0316

刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容,，它不僅影響數(shù)控機(jī)床的加工效率,，而且直接影響加工質(zhì)量。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展,，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)成為可能,，特別是微機(jī)與數(shù)控機(jī)床的聯(lián)接，使得設(shè)計(jì),、工藝規(guī)劃及編程的整個(gè)過(guò)程全部在計(jì)算機(jī)上完成,，一般不需要輸出專門(mén)的工藝文件。
　　現(xiàn)在,，許多CAD/CAM軟件包都提供自動(dòng)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(wèn)題，比如,，刀具選擇,、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(dòng)生成NC程序并傳輸至數(shù)控機(jī)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(jī)交互狀態(tài)下完成的，這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對(duì)比,，同時(shí)也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則,，在編程時(shí)充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)。本文對(duì)數(shù)控編程中必須面對(duì)的刀具選擇和切削用量確定問(wèn)題進(jìn)行了探討,，給出了若干原則和建議,，并對(duì)應(yīng)該注意的問(wèn)題進(jìn)行了討論。
　　一、數(shù)控加工常用刀具的種類(lèi)及特點(diǎn)
　　數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速,、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn),，一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄,。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上,，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的分類(lèi)有多種方法,。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：①整體式,；②鑲嵌式，采用焊接或機(jī)夾式連接,，機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種,；③特殊型式，如復(fù)合式刀具,，減震式刀具等,。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼刀具；②硬質(zhì)合金刀具,；③金剛石刀具,；④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：①車(chē)削刀具，分外圓,、內(nèi)孔,、螺紋、切割刀具等多種,；②鉆削刀具,，包括鉆頭、鉸刀,、絲錐等,；③鏜削刀具；④銑削刀具等,。為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具耐用,、穩(wěn)定、易調(diào),、可換等的要求,，近幾年機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應(yīng)用，在數(shù)量上達(dá)到整個(gè)數(shù)控刀具的30%～40%,，金屬切除量占總數(shù)的80%～90%,。
　　數(shù)控刀具與普通機(jī)床上所用的刀具相比,，有許多不同的要求，主要有以下特點(diǎn)：
　　⑴剛性好（尤其是粗加工刀具）,，精度高,，抗振及熱變形小,；
　　⑵互換性好,，便于快速換刀；
　　⑶壽命高,，切削性能穩(wěn)定,、可靠；
　　⑷刀具的尺寸便于調(diào)整,，以減少換刀調(diào)整時(shí)間,；
　　⑸刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇迹�以利于切屑的排除�?/SPAN>
　　⑹系列化,，標(biāo)準(zhǔn)化,，以利于編程和刀具管理。
　　二,、數(shù)控加工刀具的選擇
　　刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的,。應(yīng)根據(jù)機(jī)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。刀具選擇總的原則是：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。
　　選取刀具時(shí),，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng),。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工,，常采用立銑刀,；銑削平面時(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀,；加工凸臺(tái)、凹槽時(shí),，選高速鋼立銑刀,；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí),，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對(duì)一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工,，常采用球頭銑刀,、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤(pán)形銑刀,。
　　在進(jìn)行自由曲面加工時(shí),，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此,，為保證加工精度,，切削行距一般取得很能密，故球頭常用于曲面的精加工,。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀,，因此，只要在保證不過(guò)切的前提下,，無(wú)論是曲面的粗加工還是精加工,，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。另外,，刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)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成本,，但由此帶來(lái)的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個(gè)加工成本大大降低,。
　　在加工中心上,，各種刀具分別裝在刀庫(kù)上，按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和換刀動(dòng)作,。因此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄,，以便使鉆、鏜,、擴(kuò),、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具，迅速,、準(zhǔn)確地裝到機(jī)床主軸或刀庫(kù)上去,。編程人員應(yīng)了解機(jī)床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍,，以便在編程時(shí)確定刀具的徑向和軸向尺寸,。目前我國(guó)的加工中心采用TSG工具系統(tǒng)，其刀柄有直柄（三種規(guī)格）和錐柄（四種規(guī)格）兩種,，共包括16種不同用途的刀柄,。
　　在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中,，由于刀具的刃磨、測(cè)量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行,，占用輔助時(shí)間較長(zhǎng),，因此，必須合理安排刀具的排列順序,。一般應(yīng)遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量,；②一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工部位,；③粗精加工的刀具應(yīng)分開(kāi)使用,，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；④先銑后鉆,；⑤先進(jìn)行曲面精加工,，后進(jìn)行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下,，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能,，以提高生產(chǎn)效率等。
　　三,、數(shù)控加工切削用量的確定
　　合理選擇切削用量的原則是,，粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主,，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本,；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下,，兼顧切削效率,、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū),、切削用量手冊(cè),，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。
　　⑴切削深度t,。在機(jī)床,、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等于加工余量,，這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施,。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工,。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床,。
　　⑵切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比,，與切削深度成反比,。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中,，一般L的取值范圍為：L=（0.6～0.9）d,。
　　⑶切削速度v,。提高v也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施，但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切,。隨著v的增大,，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度,。另外,，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時(shí),，v可采用8m/min左右,；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí)，v可選200m/min以上,。
　　⑷主軸轉(zhuǎn)速n(r/min),。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來(lái)選定。計(jì)算公式為：
　　式中,，d為刀具或工件直徑（mm）,。
　　數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開(kāi)關(guān)，可在加工過(guò)程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整,。
　　⑸進(jìn)給速度vF ,。vF應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來(lái)選擇。vF的增加也可以提高生產(chǎn)效率,。加工表面粗糙度要求低時(shí),，vF可選擇得大些。在加工過(guò)程中,，vF也可通過(guò)機(jī)床控制面板上的修調(diào)開(kāi)關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整,，但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。
　　隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛應(yīng)用,，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問(wèn)題之一,。在數(shù)控程序的編制過(guò)程中，要在人機(jī)交互狀態(tài)下即時(shí)選擇刀具和確定切削用量,。因此,，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率,，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn),，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)水平。fficeffice" />

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llxxddgg

太實(shí)用了， 謝謝

chenhao253

太理論了

江湖25

好棒啊,，喜歡~~~~還有嗎,？

ypdave

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飛揚(yáng)8

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wongkakui

呵呵,，是不是不太完整呢,？建議補(bǔ)全它！

tmac66

有點(diǎn)太理論了 不過(guò)還是頂一下

gzhx66

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buxizaoyu105

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