刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容,它不仅影响数控机床的加工效率,而且直接影响加工。cad/ cam技术的发展,使得在数控加工中直接利用cad的设计数据成为可能。---是微机与数控机床的联接,使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成成为可能。
现在,许多cad/ cam软件包括提供自动编程功能,这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题,比如,刀具选择、加工路径、切削用量设定等,编程人员只要设置了有关的参数,就可以自动生成nc程序并传输至数控机床完成加工。因此,数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的,这与普通机床加工形成鲜明的对比,同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则,在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了分析。
一、数控加工常用刀具的种类及性能
数控加工刀具必须适应数控机床高速、和自动化程度高的特点,一般应包括通用刀具、通用连接刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上,因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为:整体式;镶嵌式。根据制造刀具所用的材料可分为:高速钢 刃具;硬质合金刀具;金刚石刀具;陶瓷刃具等。从切削工艺上可分为:铣削刀具;钻削刀具;镗削刀具;车削刀具等。
刀具材料应具备的性能:
(1)高硬度刀具材料的硬度应高于工件的硬度
(2)足够的韧性承受切削力、振动和冲击;
(3)高耐磨性耐磨性是材料抵抗磨损的能力;
(4)高耐热性刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力;
(5)---的工艺性
二、数控加工刀具的选择
刀具的选择应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是:安装调整方便,刚性好,---度和精度高。在满足加工要求的前提下,尽量选择较短的刀柄,以提高刀具加工的刚性。
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。生产中,平面轮廓的加工,常采用立铣刀;铣削平面时,应选镶硬质合金刀片面铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时,可选取镶硬质合金刀片的铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工,常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和梯形铣刀等。在进行曲面加工时,应选用球头刀具,并且球头刀具半径应小于曲面的曲率半径。由于球头刀具的端部切削速度为零,因此,为---加工精度,切削行距一般取得很密,而平头刃具在表面加工和切削效率方面都优于球头刀,因此,只要在---精度的前提下,无论是曲面的粗加工还是精加工,都应优先选择平。
在数控加工中,由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行,占用辅助时间较长,因此,必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则:尽量减少刀具数量;一把刀具装夹后,应完成其所能进行的所有加工部位;粗精加工的刀具应分开使用,即使是相同尺寸规格的刀具;先面后孔;---行曲面精加工,后进行二维轮廓精加工;在可能的情况下,硬质合金刀具制造,应尽可能利用数控机床的自动换刀功能,以提高生产效率等。
三、数控加工切削用量的确定
合理选择切削用量的原则是,粗加工时,一般以提高生产率为主。半精加工和精加工时,应在---加工的前提下,---切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床性能、切削用量手册,并结合经验面定。同时,使主轴转速、切削---及进给速度三者相互适应,以形成切削用量。
(1)背吃刀量 在机床,工件和刀具的刚度允许的情况下,应尽可能使背吃刀量等于加工余量,这样可以减少走刀次数,提高生产效率。为了---零件的加工精度和表面粗糙度,应留少量精加工余量,一般留0.2 -0.5mm。
(2)切削宽度l一般l与刀具直径d成正比,与切削---成反比。数控加工中,一般l的取值范围为:l= (0.6- 0.9)d。
(3)切削速度切削速度也是提高生产率的一个措施,但切削速度与刀具---度的关系比较密切。随着切削速度的增大,刀具---度急剧下降,故切削速度的选择主要取决于刀具---度。另外,切削速度与加工材料也有很大关系,例如用立铣刀铣削45钢时,切削速度可采用26m/ mi左右:而用同样的立铣刀铣削铝合金时,切削速度可选129m/ mi以上。
(4)主轴转速n(r/mi)主轴转速一般根据切削速度来选定。计算公式为:n= 1000/ d,式中d为刀具直径(mm)。数控机床的控制面板上一般配有主轴转速修调(倍率)开关,可在加工过程中对主轴转速进行倍率调整。
(5)进给速度f进给速度应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。
确定进给速度的原则:
一、当工件的要求能够---时,为提高生产效率,可选择较高的进给速度。一般在100 - 200mm/ mi范围内选取。
第二、在刀断、加工深孔或用高速钢具加工时,宜选择较低的进给速度,一般在20- 50mm/ mi范围内选取。
第三、当加工精度、表面粗糙度要求高时,进给速度应选小些,一般在20- 5omm/ min范围内选取。
在数控加工过程中,进给速度也可通过机床控制面板上的进给倍率修调开关进行人工调整,但是进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的---。
随着数控机床在生产实际中的广泛应用,数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中,要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此,编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则,从而---零件的加工和加工效率,充分发挥数控机床的优点。
机械加工开展的总趋势是高功率、、高柔性和强化环境意识。在机械加工范畴,切(磨)削加工是运用广泛的加工办法。
---检查『 刀具集创始的这个项目,给刀具人帮了大忙』
高速切削是切削加工的开展方向,已成为切削加工的干流。它是---制造技能的重要共性关键技能,推广运用高速切削技能将大幅度前进出产功率和加工并降低成本。
高速切削技能的开展和运用决定于机床和刀具技能的前进,其间刀具资料的前进起决定性的效果。研讨表明,高速切削时,跟着切削速度的前进,切削力减小,切削温度上升---,达到必定值后上升逐步趋缓。
造成刀具损坏主要的原因是切削力和切削温度效果下的机械摩擦、粘结、化学磨损、崩刃、破碎以及塑性变形等磨损和破损,因而高速切削刀具资料主要的要求是高温时的力学功能、热物理功能、抗粘结功能、化学稳定性(氧化性、分散性、溶解度等)和抗热震功能以及抗涂层决裂功能等。
根据这一要求,近20多年来,开展了一批适于高速切削的刀具资料,可在不同切削条件下,切削加工各种工件资料。虽然咱们总是期望得到既有高的硬度以---刀具的耐磨性,又有高的耐性来防止刀具的碎裂,但现在的技能开展还没有找到如此---功能的刀具资料,鱼于熊掌无法兼得。
因而,咱们会在实践中按照需求选用更合适的刀具材科,粗加工时优先考虑刀具资料的耐性,精加工时优先考虑刀具资料的硬度。当然人们还期待着以切削速度进行加工而取得---的效果。下面仅就常见的工件资料及刀具的相关情况做如下简单介绍。
铝合金
01
1.1 易切削铝合金
该资料在航空航天工业运用较多,适用的刀具有k10、k20、pcd,切削速度在2000~4000m/min,进给量在3~12m/min,刀具前角为12°~18°,后角为10°~18°,刃倾角可达25°。
1.2 铸铝合金
铸铝合金根据其si含量的不同,选用的刀具也不同。
对si含量小于12%的铸铝合金可选用k10、si3n4刀具,当si含量大于12%时,可选用pkd(人造金刚石)、pcd(聚晶金刚石)及cvd金刚石涂层刀具。
关于si含量达16%~18%的过硅吕合金,蕞好选用pcd或cvd金刚石涂层刀具,其切削速度可在1100m/min,进给量为0.125mm/r。
铸 铁
02
对铸件,切削速度大于350m/min时,称为高速加工,硬质合金刀具,切削速度对刀具的选用有较大影响。当切削速度低于750m/min时,可选用涂层硬质合金、金属陶瓷;切削速度在510~2000m/min时,可选用si3n4淘瓷刀具;切削速度在2000~4500m/min时,可运用cbn刀具。铸件的金相组织对高速切削刀具的选用有必定影响,加工以珠光体为主的铸件在切削速度大于500m/min时,可运用cbn或si3n4,当以铁素体为主时,由于分散磨损的原因,使刀具磨损---,不宜运用cbn,而应选用淘瓷刀具。
如粘结相为金属co,晶粒尺度平均为3?m,cbn含量大于90%~95%的bzn6000在v=700m/min时,宜加工高铁素体含量的灰铸铁。粘结相为陶瓷(aln+alb2)、晶粒尺度平均为10?m、cbn含量为90%~95%的amborite刀片,在加工高珠光体含量的灰铸铁时,在切削速度小于1100m/min时,随切削速度的增加,刀具寿数也增加。
一般钢
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切削速度对钢的表面有较大的影响,据研讨,其蕞佳切削速度为500~800m/min。现在,涂层硬质合金、金属陶瓷、非金属陶瓷、cbn刀具均可作为高速切削钢件的刀具资料。其间涂层硬质合金可用切削液。用pvd涂层办法出产的tin涂层刀具其耐磨功能比用cvd涂层法出产的涂层刀具要好,因为前者可---地坚持刃口形状,使加工零件取得较高的精度和表面。
金属淘瓷刀具现在占市场份额较大,以tic-ni-mo为基体的金属陶瓷化学稳定性好,但抗弯强度及导热性差,适于切削速度在400~800m/min的小进给量、小切深的精加工:用ticn作为基体、结合剂中少钼多钨的金属陶瓷将强度和耐磨两者结合起来,用tin来增加金属陶瓷的耐性,其加工钢或铸铁的切深可达2~3mm。
高硬度钢
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高硬度钢(hrc40~70)的高速切削刀具可用金属陶瓷、陶瓷、tic涂层硬质合金、pcbn等。金属陶瓷可用基本成分为tic增加tin的金属陶瓷,其硬度和断裂耐性与硬质合金大致相当,而导热系数不到硬质合金的1/1o,并具有优异的耐氧化性、抗粘结性和耐磨性。
别的其高温下机械功能好,与钢的亲和力小,适合于中高速(在200m/min左右)的模具钢skd加工。金属陶瓷尤其适合于切槽加工。选用淘瓷刀具可切削硬度达63hrc的工件资料,如进行工件淬火后再切削,硬质合金刀具参数,实现“以切代磨”。切削淬火硬度达48~58hrc的45钢时,切削速度可取150~18om/min,进给量在o.3~0.4min/r,切深可取2~4mm。粒度在1?m,tic含量在20%~30%的al203-tic淘瓷刀具,在切削速度为100m/min左右时,可用于加工具有较高抗剥落功能的高硬度钢。当切削速度高于1000m/min时,pcbn是蕞佳刀具资料,cbn含量大于90%的pcbn刀具适合加工淬硬工具钢(如55hrc的h13工具钢)。
高温镍基合金
05
inconel 718镍基合金是典型的难加工资料,具有较高的高温强度、动态剪切强度,热分散系数较小,切削时易产生加工硬化,这将导致刀具切削区温度高、磨损速度加快。高速切削该合金时,主要运用陶瓷和cbn刀具。碳化硅晶须增强氧化铝陶瓷在100~300m/min时可取得较长的刀具寿数,切削速度高于500m/min时,增加tic氧化铝淘瓷刀具磨损较小,而在100~300m/min时其缺口磨损较大。氮化硅陶瓷(si3n4)也可用于inconel 718合金的加工。一般认为,sic晶须增强陶瓷加工inconel 718的蕞佳切削条件为:切削速度700m/min,切深为1~2mm,进给量为o.1~0.18mm/z。---氧化硅吕(sialon)陶瓷耐性---,适合于切削过固溶处理的inconel718(45hrc)合金,al203-sic晶须增强陶瓷适合于加工硬度低的镍基合金。
钛合金
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钛合金强度、冲击耐性大,硬度稍低于inconel 718,但其加工硬化十分---,故在切削加工时出现温度高、刀具磨损---的现象。实验得出,用直径10mm的硬质合金k10两刃螺旋铣刀(螺旋角为30°)高速铣削钛合金,可达到满意的刀具寿数,切削速度可---628m/min,每齿进给量可取o.06~0.12mm/z,连续高速车削钛合金的切削速度不宜---200m/min。
复合资料
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航天用的---复合资料,以往用硬质合金和pcd,硬质合金的切削速度受到---,而在900℃以上高温下pcd刀片与硬质合金或高速刚刀体焊接处熔化,用淘瓷刀具则可实现300m/min左右的高速切削。
高速切削技能已成为切削加工的干流,加快其推广运用,将会发明---经济效益。高速切削刀具资料对开展和运用高速切削技能具有决定性效果。超硬刀具资料(pcd与cbn)、淘瓷刀具、tic(n)基硬质合金刀具(金属陶瓷)和涂层刀具等四大类高速切削刀具资料各有其特性和运用范围,它们相互配合,彼此竞争,推进高速切削技能的开展和运用。
螺纹加工常见问题及解决方案
1、主要原因
(1)车刀的前角太大,机床x轴丝杆空隙较大;
(2)车刀装置得过高或过低;
(3)工件装夹不牢;
(4)车刀磨损过大;
(5)切削用量太大。
2、解决方法
(1)减小车刀前角,修理机床调整x 轴的丝杆空隙,利用数控车床的丝杆空隙主动补偿功用补偿机床x 轴丝杆空隙。
(2)车刀装置得过高或过低:过高,则吃刀到一定---时,车刀的后刀面顶住工件,增大摩擦力,甚至把工件顶弯,构成扎刀现象;过低,则切屑不易排出,车刀径向力的方向是工件中心,加上横进丝杠与螺母空隙过大,致使吃刀---不断主动趋向加深,从而把工件抬起,呈现扎刀。此刻,应及时调整车刀高度,使其刀尖与工件的轴线等高(可利用尾座鼎尖对刀)。在粗车和半精车时,刀尖方位比工件的中心高出1%d左右(d表明被加工工件直径)。
(3)工件装夹不牢:工件本身的刚性不能接受车削时的切削力,因而产生过大的挠度,改变了车刀与工件的中心高度(工件被抬高了),构成切削---突增,呈现扎刀,此刻应把工件装夹牢固,可使用尾座鼎尖等,以添加工件刚性。
(4)车刀磨损过大:引起切削力增大,顶弯工件,呈现扎刀。此刻应对车刀加以修磨。
(5)切削用量(主要是背吃刀量和切削速度)太大:依据工件5 导程巨细和工件刚性挑选合理的切削用量。
乱扣
1、毛病现象
当丝杠转一转时,工件未转过整数转而构成的。
2、主要原因
(1)机床主轴编码器同步传动皮带磨损,检测不到主轴的同步实在转速;
(2)编制输入主机的程序不正确;x轴或y轴丝杆磨损。
3、解决方法
(1)主轴编码器同步皮带磨损
由于数控车床车削螺纹时,涂层硬质合金刀具,主轴与车刀的运动关系是由机床主机信息处理中心发出的指令来操控的,车削螺纹时,主轴转速稳定不变,x 或y 轴能够依据工件导程巨细和主轴转---调整移动速度,所以中心有---检测到主轴同步实在转速,以发出正确指令操控x 或y 轴正确移动。
如果体系检测不到主轴的实在转速,在实际车削时会发出不同的指令给x或y,那么这时主轴转一转,刀具移动的距离就不是一个导程,第二刀车削时螺纹就会乱扣。这种情况下,咱们只有修理机床,更换主轴同步皮带。
(2)编制输入的程序不正确
车削螺纹时为了避免乱扣,有------后一刀车削轨道要与---刀车削轨道重合,在普车上咱们用倒顺车法来防备乱扣。
在数控车床上,咱们用程序来防备乱扣,就是在编制加工程序时,咱们用程序操控螺纹刀在车削---刀后,退刀,使后一刀起点方位与---刀起点方位重合(相当于在普车上车削螺纹时,螺纹刀退回到---刀所车出的螺旋槽内),这样车出的螺纹就不会乱扣。
有时,由于程序输入的导程不正确(后一段程序导程与---段程序导程不一致),车削时也会呈现乱扣现象。
(3)x 轴或y 轴丝杆磨损---:修理机床,更换x 轴或z轴丝杆。
螺距不正确
1、主要原因
主轴编码器传送回机床体系的数据不经确;x 轴或y 轴丝杆和主轴的窜动过大;编制和输入的程序不正确。
2、解决方法
(1)主轴编码器传送数据不经确:修理机床,更换主轴编码器或同步传送皮带;
(2)x 轴或y 轴丝杆和主轴窜动过大:调整主轴轴向窜动,x 轴或y 轴丝杆空隙能够用体系空隙主动补偿功用补偿;
(3)检视程序,务必使程序中的指令导程与图纸要求一致。
牙型不正确
1、主要原因
车刀刀尖刃磨不正确;车刀装置不正确;车刀磨损。
2、解决方法
(1)车刀刀尖刃磨不正确:正确刃磨和测量车刀刀尖角度,对于牙型角精度要求较高的螺纹车削,能够用标准的机械夹固式螺纹刀车削,或者把螺纹刀用磨床刃磨。
(2)车刀装置不正确:装刀时用样板对刀,或者经过用百分表找正螺纹刀杆来装正螺纹刀。
(3)车刀磨损:依据车削加工的实际情况,合理选用切削用量,及时修磨车刀。
螺纹外表粗糙度大毛病剖析
1、主要原因
(1)刀尖产生积屑瘤;
(2)刀柄刚性不行,切削时产生轰动;
(3)车刀径向前角太大;
(4)高速切削螺纹时,切削厚度太小或切屑向倾斜方向排出,拉毛已加工牙侧外表;
(5)工件刚性差,而切削用量过大;
(6)车刀外表粗糙度差。
2、解决方法
(1)用高速钢车刀切削时应下降切削速度,并正确挑选切削液;
(2)添加刀柄截面,并减小刀柄伸出长度;
(3)减小车刀径向前角;
(4)高速钢切削螺纹时,终一刀的切屑厚度一般要大于0.1mm,并使切屑沿笔直轴线方向排出;
(5)挑选合理的切削用量;
(6)刀具切削刃口的外表粗糙度应比零件加工外表粗糙度值小2 —— 3 层次。
螺纹加工常见问题及解决方法
总归,车削螺纹时产生的毛病形式多种多样,既有设备的原因,也有刀具、操作者等的原因,在排除毛病时要具体情况具体剖析,经过各种检测和---手法,找出具体的影响要素,采纳有效的解决方法。
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