數(shù)控銑加工中刀具和切削用量的選擇

朱輝

摘 要：數(shù)控銑是一種應(yīng)用非常普遍的機(jī)械加工方法，可以有效提升行業(yè)方面的經(jīng)濟(jì)效益及綜合效益。在數(shù)控加工中刀具切削用量是一個(gè)重要的因素，切削用量的確定對(duì)于保證加工質(zhì)量提高加工效率和降低生產(chǎn)成本具有重要意義。本文針對(duì)數(shù)控銑加工中刀具和切削用量的選擇進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑加工；刀具選擇；切削用量

引言

數(shù)控銑加工表現(xiàn)為如下的要點(diǎn)：選取合適的刀具、設(shè)定加工的路徑、確認(rèn)切削總量。確認(rèn)了系數(shù)后，自動(dòng)生成設(shè)定好的軟件程序然后輸入實(shí)時(shí)的編程信息。在編程步驟中，切削用量及選取刀具的規(guī)格都關(guān)系到質(zhì)量，不可予以忽視。選擇最適當(dāng)?shù)那邢饔昧浚_保刀具的匹配性，是數(shù)控加工范圍內(nèi)的要點(diǎn)。

1.數(shù)控銑刀的工藝特性

從刀具類(lèi)型來(lái)看，數(shù)控銑加工包含了孔加工以及銑削類(lèi)的刀具。具體在加工時(shí)，銑削的流程是較復(fù)雜的。為了適當(dāng)加工，數(shù)控銑加工也配備了多樣的刀具種類(lèi)。從結(jié)構(gòu)本體來(lái)看，數(shù)控銑刀包含了整體性的、鑲嵌式及特殊式三類(lèi)的刀具，從材質(zhì)來(lái)看，包含了合金硬質(zhì)的、金剛石及高速鋼刀具。從切削標(biāo)準(zhǔn)看，又可分成平端式的、圓角式及球頭的銑刀。從加工角度來(lái)看，數(shù)控加工應(yīng)能在根本上提升精確度，確保最優(yōu)的加工實(shí)效。與此同時(shí)，還需縮減附帶性的刀具損耗。對(duì)于數(shù)控機(jī)床，需要判斷機(jī)床的耐久性及剛度，依照設(shè)定好的指標(biāo)來(lái)具體判定。具體來(lái)看，選取刀具的規(guī)格應(yīng)當(dāng)吻合總體的刀具剛性，優(yōu)選切削用量較大的刀具。依照切削量來(lái)適當(dāng)調(diào)整，優(yōu)選耐久性最佳的刀具類(lèi)型。具體在加工時(shí)，還需判斷刀具表層是否遭受到磨損進(jìn)而影響精度。若影響到精度，則應(yīng)替換為其他類(lèi)刀具。及時(shí)查看銑刀的偏差，優(yōu)選最佳耐久性的銑刀用來(lái)加工。這樣做符合了高層次的加工指標(biāo)。

2.數(shù)控加工高速切削的關(guān)鍵技術(shù)

2.1高速切削刀具技術(shù)模塊

由機(jī)床、刀具和工件構(gòu)成的高速切削加工工藝體系中，刀具是最關(guān)鍵的要素。切削刀具是確保高速切削加工順利進(jìn)行的最重要技術(shù)之一。隨著切削速度的大幅度進(jìn)步，對(duì)切削刀具資料、刀具幾許參數(shù)、刀體構(gòu)造等都提出了不同于傳統(tǒng)速度切削時(shí)的請(qǐng)求，高速切削刀具資料和刀具制作技術(shù)都發(fā)生了巨大的改變，高速切削加工時(shí)，要確保高的生產(chǎn)率和加工精度，更要確保安全可靠。因而，高速切削加工的刀具體系必須滿(mǎn)意具有良好的幾許精度和高的裝夾重復(fù)定位精度，裝夾剛度，高速工作時(shí)良好的平衡狀況和安全可靠。盡可能減輕刀體質(zhì)量，以減輕高速旋轉(zhuǎn)時(shí)所遭到的離心力，滿(mǎn)意高速切削的安全性請(qǐng)求，改善刀具的夾緊方法。刀具體系的技術(shù)研究和開(kāi)展是數(shù)控高速切削加工的要害使命之一。

2.2數(shù)控高速切削工藝

高速切削作為一種新的切削方法，要運(yùn)用于實(shí)踐出產(chǎn)，缺少可供參考的運(yùn)用實(shí)例，更沒(méi)有有用的切削用量和加工參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，高速加工的技術(shù)參數(shù)優(yōu)化是當(dāng)時(shí)制約其運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。別的，高速切削的零件NC程序請(qǐng)求有必要確保在全部切削過(guò)程中載荷安穩(wěn)，可是如今運(yùn)用的大都CNC軟件中的主動(dòng)編程功用都還不能滿(mǎn)意這一請(qǐng)求，需求由人工編程加以彌補(bǔ)和優(yōu)化，這在一定程度上降低了高速切削的價(jià)值，有必要研究選用一種全新的編程方法，使切削數(shù)據(jù)合適高速主軸的功率特性曲線(xiàn)，充分發(fā)揮數(shù)控高速切削的優(yōu)勢(shì)。

3.數(shù)控刀具的選擇

3.1按照零件的加工階段選擇刀具

即粗加工期間以去掉余量為主，應(yīng)挑選剛性較好、精度較低的刀具，半精加工、精加工期間以確保零件的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量為主，應(yīng)挑選耐用度高、精度較高的刀具，粗加工期間所用刀具的精度最低、而精加工期間所用刀具的精度最高。如果粗、精加工挑選一樣的刀具，主張粗加工時(shí)選用精加工篩選下來(lái)的刀具，由于精加工篩選的刀具磨損狀況大多為刃部細(xì)微磨損，涂層磨損修光，持續(xù)使用會(huì)影響精加工的加工質(zhì)量，但對(duì)粗加工的影響較小。

3.2數(shù)控程序編寫(xiě)

數(shù)控程序是驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的代碼，因系統(tǒng)不同，程序代碼也不同。當(dāng)前我國(guó)常用的系統(tǒng)有法那科、西門(mén)子。因手工編寫(xiě)程序效率太低，甚至有零件曲面部分手工無(wú)法編寫(xiě)程序。沿海地區(qū)工廠(chǎng)更多使用電腦軟件進(jìn)行程序編寫(xiě)。當(dāng)前常見(jiàn)的編程軟件有：UGNX、CATIA、CIMATRON、MASTERCAM、POWERMILL、CAXA等工具，這些軟件各有特色，如MASTERCAM易學(xué)、CATIA功能強(qiáng)大、POWERMILL效率高。編程者可以根據(jù)自已的喜好、特長(zhǎng)、專(zhuān)業(yè)選擇，剛參加工作的年青人最好選用MASTERCAM這種易學(xué)的，據(jù)說(shuō)沒(méi)有基礎(chǔ)的年青人，不到一個(gè)月就可以學(xué)好。當(dāng)然，筆者推薦使用CATIA。CATIA不但可以編程，還可以進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，且軟件的開(kāi)發(fā)商是達(dá)縈飛機(jī)，其工業(yè)背景比較雄厚，但是，這個(gè)軟件的學(xué)習(xí)卻十分的苦惱，不是每個(gè)人都可以學(xué)好的。當(dāng)前廣東地區(qū)的UGNX被大量的企業(yè)使用。

3.3按照工件的幾何形狀、加工余量、零件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選擇刀具

正前角刀片：對(duì)于內(nèi)輪廓加工，小型機(jī)床加工，工藝系統(tǒng)剛性較差和工件結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜應(yīng)優(yōu)先選擇正型刀片。負(fù)前角刀片：對(duì)于外圓加工，金屬切除率高和加工條件較差時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇負(fù)型刀片。一般外圓車(chē)削常用80°凸三角形、四方形和80°菱形刀片；仿形加工常用55°、35°菱形和圓形刀片；在考慮到刀具能承受的切削用量前提下綜合機(jī)床剛性、功率等條件，加工大余量、粗加工應(yīng)選擇刀尖角較大的刀片，反之選擇刀尖角較小的刀片。

4.切削用量的設(shè)定

4.1設(shè)定切削速度

銑削加工步驟中，刀具的耐用狀態(tài)密切關(guān)系到切削速度，二者是不可分割的。確定切削速度，需要衡量綜合性的吃刀量、銑削的總齒數(shù)、側(cè)面的吃刀量。在這其中，若設(shè)定了較多的銑加工齒數(shù)，那么與之相應(yīng)的刀刃負(fù)荷以及切削時(shí)的熱能都會(huì)增加，刀具也會(huì)遭受到更快的磨損。由此可見(jiàn)，若要在根本上提升切削的時(shí)速，需要優(yōu)選最耐用的一類(lèi)刀具。延長(zhǎng)刀具的直徑，改善了刀具切削時(shí)的散熱狀態(tài)，切削速度也因而獲得提升。

4.2設(shè)定進(jìn)給速度

在數(shù)控機(jī)床中，進(jìn)給速度被看作必要參數(shù)。具體在加工時(shí)，確定精確的進(jìn)給速度就要參照工件精確度及粗糙程度。經(jīng)過(guò)綜合性的考慮，再去設(shè)定合適的進(jìn)給速度。一旦選取了較慢或較快的進(jìn)給速度，那么機(jī)床剛性就會(huì)表現(xiàn)出制約性。針對(duì)工件邊框，加工至拐角處時(shí)，有必要減慢原先的進(jìn)給速度。這樣做，是為避免不適當(dāng)?shù)倪吙蚣庸?。制作工件時(shí)，應(yīng)能確保短時(shí)加工得到合適的工件產(chǎn)品。對(duì)于回程的刀具，最好設(shè)定較快的進(jìn)給速度，符合編程的情況。

5.結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控銑加工是現(xiàn)階段內(nèi)不可缺失的數(shù)控技術(shù)。在數(shù)控加工的流程內(nèi)，切削用量以及選取的刀具型號(hào)相互影響，與此同時(shí)，切削用量及刀具規(guī)格也密切關(guān)系到銑加工獲得的綜合實(shí)效因此應(yīng)經(jīng)過(guò)定量解析，確定不同加工狀態(tài)下的切削用量。從目前情況來(lái)看，數(shù)控銑加工仍未得到完善，有待長(zhǎng)期的改進(jìn)。未來(lái)的實(shí)踐中，還需繼續(xù)摸索經(jīng)驗(yàn)，服務(wù)于數(shù)控加工總體質(zhì)量的提升。

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