11 数控刀具及其工具系统
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除上述两点之外,铣刀切削刃的几何角度参数的选择及 排屑性能等也非常重要。切屑粘刀形成积屑瘤在数控铣 削中是十分忌讳的。总之,根据被加工工件材料的热处 理状态、切削性能及加工余量,选择刚性好,耐用度高 的铣刀,是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意加 工质量的前提。
2.铣刀的种类
铣刀种类很多,这里只介绍几种在数控机 床上常用的铣刀。
要满足车刀圆弧刃的半径处处等距,则必须保证该圆弧刃 具有很小的圆度误差,一般采用特殊的制造工艺(如光学曲 线磨削等)加工。
圆弧刀刀具参数的设置(如图 10-20)
x——刀尖在x轴方向的位置
z——刀尖在z轴方向的位置
I——刀尖半径
L——刀头长
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铣削加工刀具的选择
1.对刀具的基本要求
1)铣刀刚性要好
铣刀刚性要好的目的有二:一是为提高生产效率而采用大切 削用量的需要;二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切 削用量的特点。
2)铣刀的耐用度要高
尤其是当一把铣刀加工的内容很多时,如刀具不耐用而磨损 较快,不仅会影响零件的表面质量与加工精度,而且会增加 换刀引起的调刀与对刀次数,也会使工作表面留下因对刀误 差而形成的接刀台阶,从而降低了零件的表面质量。
一 数控刀具的种类
按结构来分
整体式
镶嵌式
内冷式
减振式
机夹可转位式
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车刀
按加工 工艺来分
钻刀 (钻头)
镗刀
铣刀
二 数控刀具的要求与特点
刀具,尤其是刀片的选择是保证加工质量提 高加工效率的重要环节。
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数控刀具的要求与特点
要有高的切削效率
要有高的精度和重复定位精度 要有高的可靠性和耐用度
实现刀具尺寸的预调和快速换刀 具有完善的模块式工具系统
建立完备的刀管理系统
要有在线监控及尺寸补偿系统
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数控车床能兼作粗精车削,因此粗车时,要选强度 高、耐用度好的刀具,以便满足粗车时大背吃刀量、 大进给量的要求。精车时,要选精度高、耐用度好 的刀具,以保证加工精度的要求。
此外,为减少换刀时间和方便对刀,应尽可能采 用机夹刀和机夹刀片。夹紧刀片的方式要选择得 比较合理,刀片最好选择涂层硬质合金刀片。目 前,数控车床用得最普遍的是硬质合金刀具和高
、加工效率高、加工表面
质量也较好,并可加工带
有硬皮和淬硬层的工件,
故得到广泛应用。硬质合
金面铣刀按刀片和刀齿安
装方式的不同,可分为整
体焊接式、机夹一焊接式
和可转位式三种(见图10-
22).
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(2)立铣刀
立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣刀,其结构如 图10-23所示,立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃, 它们可同时进行切削,也可单独进行切削。
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四 数控刀具的选择
刀具的选择是数控加工工艺中重要内容 之一。选择刀具通常要考虑机床的加工能力、 工序内容、工件材料等因素。选取刀具时,要 使刀具的尺寸和形状相适应。
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刀具选择应考虑的主要因素有:
被加工工件的 材料、性能
如金属、非金属,其硬度、刚度、 塑性、韧性及耐磨性等。
加工工艺类 别
加工工件信 息
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车削时,圆弧形车刀的切削刃与被加上轮廓曲线作 相对“滚动”运动(见图10-19),这时,车刀在不同 的切削位置上,其“刀尖”在圆弧切削刃上也有不 同位置(即相切的切点)。
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结论:圆弧形车刀切削刃对零件的车削是以无数个连续变 化位置的“刀尖”进行的。
规定圆弧形车刀刀位点必须在该圆弧刃的圆心位置上。
速钢刀具两种。
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三 数控刀具的材料
刀具的选择是根据零件的材料种类、硬度、 以及加工表面粗糙度要求和加工余量的已知条 件来决定刀片的几何结构(如刀尖圆角)、进 给量、切削速度和刀片牌号。
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数控刀具的材料
高速钢
数
控
硬质合金
刀
具
的
材
料
陶瓷
立方碳化硼 聚晶金刚石
W系高速钢 Mo系高速钢
钨钴类 钨钛钴类 钨钛钽(铌)钴类 纯氧化铝类(白色陶瓷) TiC添加类(黑色陶瓷)
(1)面铣刀如图10-21所示,面铣刀的圆
周表面和端面上都有切削刃,,端部切
削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶
齿结构,刀齿材料为高速钢或硬质含金
,刀体为40Cr。
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高速钢面铣刀按国家标准 规定,直径d=80~ 250mm,螺旋角β=10º ,刀齿数Z=10~26。
硬质合金面铣刀与高速钢
铣刀相比,铣削速度较高
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选择刀具类型主要应考虑如下几个方面的因素: (1)一次连续加工表面尽可能多。 (2)在切削过程中刀具不能与工件轮廓发生干涉。 (3)有利于提高加工效率和加工表面质量。 (4)有合理的刀具强度和耐用度。
这里着重介绍圆弧形车刀的选用。 圆弧形车刀是与普通车削加工用圆弧成型车刀性质完全 不同的特殊车刀,它适用于某些精度要求较高的凹曲面 零件(见图10--18)或一刀即可完成跨多个象限的外圆弧 面零件(见图10一19)的车削。
1、车削刀具类型
数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转 位刀具的刀片和刀体都有标准(硬质合金可转位刀片按 GB/12076 1987) ,刀片材料采用硬质合金、涂层硬 质合金以及高速钢。
数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀 具、内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具(包 括中心孔钻头、镗刀、丝锥等)。
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机夹可转位刀具在固定不重磨刀片时通常采用螺钉、 螺钉压板、杠销或楔块等结构。(如图10-15)
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常用外圆可转位车刀类型如图10—16所 示。
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车刀上的硬质合金可转位刀片按(GB/12076 1987)规定有: 等边等角(如正方形、正三角形、正五边形等)、 等边不等角(如菱形)、 等角不等边(如矩形)、 不等角不等边(如平行四边形) 圆形等5种(如图10—17所示)
刀具能承受的 切削用量
辅助因数
车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半 精加工、精加工和超精加工等。
工件的几何形状、加工余量、零 件的技术经济指标。
切削用量三要素,包括主轴转速、 切削速度与切削深度。
如操作间断时间、振动、电力波动
或突然中断等。
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车刀的选择
数控车床使用的刀具从切削方式上分为三类:圆表面切 削刀具、端面切削刀具和中心孔类刀具。各类刀具又具 有不同的形状和材质。
立铣刀圆柱表面的切削刃为主切削刃,端面上的切削 刃为副切削刃。主切削刃一般为螺旋齿,这样可以增 加切削平稳性,提高加工精度。由于普通立铣刀端面 中心处无切削刃,所以立铣刀不能作轴向进给,端面 刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。