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      數控銑加工中常用刀具的選擇

      發布時間: 2014-05-13 08:48 字號:

      數控銑加工刀具

      1、數控銑加工常用刀具的種類

      數控銑加工刀具種類很多,為了適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點,所用刀具正朝著標準化、通用化和模塊化的方向發展,主要包括銑削刀具和孔加工刀具兩大類。為了滿足高效和特殊的銑削要求,又發展了各種特殊用途的專用刀具。

      ⑴ 圓柱銑刀

      圓柱銑刀主要用于臥式銑床加工平面。圓柱銑刀一般為整體式。銑刀的材料為高速鋼,主切削刃分布在圓柱表面上,無副切削刃。銑刀有粗齒和細齒之分。粗齒銑刀的齒數少,刀齒強度大,容削空間也大,可重磨次數多,適合于粗加工。細齒銑刀的齒數多,工作平穩,適合于精加工。圓柱銑刀的直徑范圍d=50~100mm,齒數一般為z=6~14齒,螺旋角β=30°~45°。

      ⑵ 面銑刀

      面銑刀主要愛用于立式銑床加工平面和臺階面等。面銑刀的主要切削刃分布在銑刀的圓柱面上或圓錐面上,副切削刃分布在銑刀的端面上。面銑刀按結構可以分為整體式面銑刀、硬質合金整體焊接式面銑刀、硬質合金可轉換式面銑刀等形式。

      ① 整體式面銑刀:由于這種面銑刀的材料為高速鋼,所以其切削速度和進給量都受到一定的限制,生產率較低,并且由于該銑刀的刀齒損壞后很難修復,所以整體式面銑刀的應用較少。

      ② 硬質合金整天焊接式面銑刀:這種面銑刀有硬質合金刀片與合金鋼刀體焊接而成,結構緊湊,切削效率高。由于它的刀齒損壞后也很難修復,所以這種銑刀的應用也不多。

      ③ 硬質合金可轉位式面銑刀:這種面銑刀是將硬質合金可轉位刀片直接裝夾在刀體槽中,切削刃磨鈍后,只需將刀片轉位或更新的刀片即可繼續使用。硬質合金可轉位式面銑刀有加工質量穩定、切削效率高、刀具壽命長、刀片的調整和更換方便以及刀片重復定位精度高特點,所以該銑刀是生產上應用最廣泛的刀具之一。

      ⑶ 立銑刀

      立銑刀是數控銑削加工中應用最廣泛的一種銑刀,它主要用于立式銑床上加工凹槽、臺階面和成型面等。立銑刀的主切削刃分布在銑刀的圓柱表面上,副切削刃分布在銑刀的端面上,并且端面中心有孔,因此銑削時一般不能沿銑刀軸向作進給運動,而只能沿銑刀徑向作進給運動。立銑刀也有粗齒和細齒之分,粗齒銑刀的刀齒為3~6個,一般用于粗加工,細齒銑刀的刀齒為5~10個,適合于精加工。立銑刀的直徑范圍是2~80mm,其柄部、莫氏錐柄和7∶24錐柄等多種形式。

      ⑷ 鍵槽銑刀

      鍵槽銑刀主要用于立式銑床上加工圓頭封閉鍵槽等,該銑刀外形似立銑刀,端面無頂尖孔,端面刀齒從外圓開止軸心,且螺旋角較小,增強了端面刀齒的強度。端面刀齒上的切削刃為主切削刃,圓柱面上的切削刃為副切削刃。加工鍵槽時,每次先沿銑刀軸向進給較小的量,然后再沿徑向進給量,這樣反復多次,即可完成鍵槽加工。由于該銑刀的磨損是在端面和靠近端面的外援部分,所以修模時只修磨端面切削刃,這樣銑刀直徑可保持不變,使加工鍵槽精度較高,銑刀壽命較長。鍵槽銑刀的直接范圍為2~63mm,柄部有直柄和莫氏錐柄。

      ⑸ 成形銑刀

      成型銑刀一般是為特定形狀的工件或加工內容專門設計制造的,如漸開線齒面、燕尾槽和T形槽等。

      數控銑刀具的分類有多種方法,根據刀具結構可分為:①整體式;②鑲嵌式,采用焊接或機夾式連接,機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種;③特殊型式,如復合式刀具,減震式刀具等。根據制造刀具所用的材料可分為:①高速鋼刀具;②硬質合金刀具;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:平端立銑刀、圓角立銑刀、球頭刀和錐度銑刀等。

      2、數控銑加工對刀具的要求

      為了保證數控銑機床的加工精度,提高數控銑機床的生產效率及降低刀具材料的消耗,在選用數控銑機床刀具和刀具材料時,除滿足普通機床應具備的基本條件外,還要考慮在數控銑機床中刀具工作條件等多方面因素,如切屑的斷屑性能、刀具快速調整與更換,因此對刀具和刀具材料提出更高的要求。

      ⑴銑刀剛性要好一是為提高生產效率而采用大切削用量的需要;二是為適應數控銑床加工過程中難以調整切削用量的特點。當工件各處的加工余量相差懸殊時,通用銑床遇到這種情況很容易采取分層銑削方法加以解決,而數控銑削就必須按程序規定的走刀路線前進,遇到余量大時無法象通用銑床那樣“隨機應變”,除非在編程時能夠預先考慮到,否則銑刀必須返回原點,用改變切削面高度或加大刀具半徑補償值的方法從頭開始加工,多走幾刀。但這樣勢必造成余量少的地方經常走空刀,降低了生產效率,如刀具剛性較好就不必這么辦。

      ⑵銑刀的耐用度要高尤其是當一把銑刀加工的內容很多時,如刀具不耐用而磨損較快,就會影響工件的表面質量與加工精度,而且會增加換刀引起的調刀與對刀次數,也會使工作表面留下因對刀誤差而形成的接刀臺階,降低了工件的表面質量。除上述兩點之外,銑刀切削的幾何參數的選擇和排屑性能等也非常重要。切屑粘刀形成積屑瘤在數控銑削中是十分忌諱的??傊?,根據倍加工材料的切削性能及加工余量,選擇剛性好、耐用度搞的銑刀,是充分發揮數控銑床的生產效率和獲得滿意的加工質量的前提。
      3、 數控銑加工刀具類型的選擇

      刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態下進行的。應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是:安裝調整方便,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。

      生產中,被加工零件的幾何形狀是選擇刀具類型的主要依據:

      ⑴銑削刀具的選用:加工曲面類零件時,為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切,而避免刀刃與工件輪廓發生干涉,一般采用球頭刀,粗加工用兩刃銑刀,半精加工和精加工用四刃銑刀;銑較大平面時,為了提高生產效率和提高加工表面粗糙度,一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀;銑小平面或臺階面時一般采用通用銑刀;銑鍵槽時,為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀;

      ⑵孔加工刀具的選用:數控機床孔加工一般無鉆模,由于鉆頭的剛性和切削條件差,選用鉆頭直徑D應滿足L/D≤5(L為鉆孔深度)的條件;鉆孔前先用中心鉆定位,保證孔加工的定位精度;精絞前可選用浮動絞刀,絞孔前孔口要倒角;鏜孔時應盡量選用對稱的多刃鏜刀頭進行切削,以平衡鏜削振動;盡量選擇較粗和較短的刀桿,以減少切削振動。在經濟型數控加工中,由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行,占用輔助時間較長,因此,必須合理安排刀具的排列順序。

      4、一般應遵循以下原則:

      ①盡量減少刀具數量;

      ②一把刀具裝夾后,應完成其所能進行的所有加工部位;

      ③粗精加工的刀具應分開使用,即使是相同尺寸規格的刀具;

      ④先銑后鉆;

      ⑤先進行曲面精加工,后進行二維輪廓精加工;

      ⑥在可能的情況下,應盡可能利用數控機床的自動換刀功能,以提高生產效率等。

      另外,刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大,必須引起注意的是,在大多數情況下,選擇好的刀具雖然增加了刀具成本,但由此帶來的加工質量和加工效率的提高,則可以使整個加工成本大大降低。

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