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CNC铣削加工刀具的选用

已查阅: 发布时间:2019-06-01 来源:盈锋志诚嘉作者:李志军

在加工中心机床上,各种刀具分别装在刀库中,按程序的规定进行自动换刀。因此必须采用标准刀柄,以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的刀具能迅速、准确地装到机床主轴上。编程人员应充分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。

加工中心刀具的中间接杆有等径和变径两类,根据不同的内外径及长度将刀柄和工作头模块相联接。工作头有可转位钻头、粗镗刀、精镗刀、扩孔钻、立铣刀、面铣刀、弹簧夹头、丝锥夹头、莫氏锥孔接杆、圆柱柄刀具接杆等多种类型。可以根椐不同的加工工件尺寸和工艺方法,按需要组合成铣、钻、镗、铰、攻丝等各类工具进行切削加工。通用刀具根据制造所用的材料可分为以下几种:

(1)高速钢刀具;

(2)硬质合金刀具;

(3)金刚石刀具;

(4)其他材料刀具,如陶瓷刀具等。

刀具的切削过程是非常复杂的,影响因素很多。在铣削加工时,刀具材料的性能、刀具类型、刀具几何参数、切削速度、切削深度和进给量等都影响切削力,从而影响整个工艺系统,最终影响加工精度和质量。在加工中心机床上进行加工,其主轴转速比普通机床的主轴转速一般至少要高1到2倍,因此,在加工中心上进行铣加工,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。

平面铣削应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般采用二次走刀,第一次走刀最好用端铣刀粗铣,沿工件表面连续走刀。选好每次走刀的宽度和铣刀的直径,使接痕不影响精铣精度。因此,加工余量大又不均匀时,铣刀直径要选小些。精加工时,铣刀直径要选大些,最好能够包容加工面的整个宽度。

镶硬质合金刀片的端铣刀和立铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。为了提高槽宽的加工精度,减少铣刀的种类,加工时采用直径比槽宽小的铣刀,先铣槽的中间部分,然后再利用刀具半径补偿(或称直径补偿)功能对槽的两边进行铣加工。

铣削盘类零件的周边轮廓一般采用立铣刀。所用的立铣刀的刀具半径一定要小于零件内轮廓的最小曲率半径。一般取最小曲率半径的0.8到0.9倍即可。零件的加工高度(Z方向的吃刀深度)最好不要超过刀具的半径。若是铣毛坯面时,最好选用硬质合金波纹立铣刀,它在机床、刀具、工件系统允许的情况下,可以进行强力切削。

加工中心上用的立铣刀一般有三种形式:球头刀(R=r)、端铣刀(r=0)和R刀(r图1 立铣刀

1. 加工空间曲面和变斜角轮廓外形时,由于球头刀具的球面端部切削速度为零,而且在走刀时,每两行刀位之间,加工表面不可能重叠,总存在没有被加工去除的部分,每两行刀位之间的距离越大,没有被加工去除的部分就越多,其高度(通常称为“残留高度”) 就越高,加工出来的表面与理论表面的误差就越大,表面质量也就越差。加工精度要求越高,走刀步长和切削行距越小,编程效率越低。因此,应在满足加工精度要求的前提下,尽量加大走刀步长和行距,以提高编程和加工效率。而在两轴及两轴半加工中,为提高效率,应尽量采用端铣刀,由于相同的加工参数,利用球头刀加工会留下较大的残留高度。

因此,在保证不发生干涉和工件不被过切的前提下,无论是曲面的粗加工还是精加工,都应优先选择平头刀或R刀(带圆角的立铣刀)。不过,由于平头立铣刀和球头刀的加工效果是明显不同的,当曲面形状复杂时,为了避免干涉,建议使用球头刀,调整好加工参数也可以达到较好的加工效果。在选择刀刃长度和刀杆长度时,应考虑机床的情况及零件的尺寸是否会干涉。在可能的情况下,应尽量选短一些,以提高刀具的刚度。

2. 钻孔时,要用中心钻打中心孔,用以引正钻头。先用较小的钻头钻孔至所需深度Z,再用较大的钻头进行钻孔,最后用所需的钻头进行加工,以保证孔的精度。在进行较深的孔加工时,特别要注意钻头的冷却和排屑问题,一般利用深孔钻削循环指令G83进行编程,可以工进一段后,钻头快速退出工件进行排屑和冷却,再工进,再进行冷却和排屑直至孔深钻削完成。若工件为铸件,则不能使用冷却液。

在选用刀具进行编程时,应注意区分刀尖和刀心,两者均是刀具的对称轴上的点,其间差一个刀角半径。

(1)当前铣刀名 为当前铣刀的名称,用于刀具标识和列表,刀具名是唯一的。通过下拉列表,可以显示刀具库中的所有刀具,并可在列表中选择当前刀具。

(2)刀具号 刀具安装在加工中心机床的刀具库中的刀位号。用于后置处理的自动换刀指令。刀具号唯一。

(3)刀具补偿号 刀具补偿值的序列号,其值可以与刀具号不一致。

(4)刀具半径 刀具的半径值。该参数用于确定刀具半径补偿的量。

(5)刀角半径 刀具的刀角半径,应不大于刀具半径。

(6)刀刃有效长度 刀具的刀杆可用于切削部分的长度。

(7)刀杆长度 刀尖到刀柄之间的距离。刀杆长度应大于刀刃有效长度。并且一般刀杆长度要大于工件总切深。如果不大于总切深,一定要检查刀柄是否会与工件相接触。

加工中心机床刀具是一个较复杂的系统,如何根据实际情况进行正确选用,是编程人员必须掌握的。只有对加工中心刀具结构和选用有充分的了解和认识,在实际工作中才能灵活运用,提高工作效率和安全生产。

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