加(jiā)工中心(xīn)所用的刀具是由(yóu)通用刀具(又稱工作頭或刀頭)和與加工中心主軸前端錐孔配套的刀柄等組(zǔ)成。在應用中,要根(gēn)據加工(gōng)中心機床的要求、夾具的要求、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(jù)。刀具選擇總的原則是:刀具的安裝和調整(zhěng)方便,剛性(xìng)好(hǎo),耐用度和(hé)精度高。在保證安全和滿足加工要求的前提下,刀具(jù)長度應盡可能短,以提(tí)高刀具的剛性。
在加工中(zhōng)心機床(chuáng)上,各種刀具分別裝在刀庫中,按程序的規定進行自動(dòng)換刀。因此必須采用標準刀柄,以便使鑽(zuàn)、鏜、擴、銑削等工序用的刀具能迅速、準確地裝到機床主軸上。編程人員應充分了解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整(zhěng)方法(fǎ)以及調整範圍(wéi),以便在編(biān)程(chéng)時確定刀(dāo)具的徑向和(hé)軸向(xiàng)尺寸。
加(jiā)工中心機床所用的刀具必須適(shì)應加工中心(xīn)高速(sù)、高效和自動化程度高的特點,其刀柄(bǐng)部分要聯接通用刀具並裝在機床主軸(zhóu)上,由於加工中心類型不同,其刀柄柄部的型(xíng)式及尺寸不盡相同。JT(ISO7388)表示加工中心機床用的錐柄柄部(帶有機械手夾持槽),其後(hòu)麵的數字為相應的ISO錐度號,如50、45、和(hé)40分別代表大(dà)端直徑為69.85、57.15和44.45毫米的(de)7:24錐度。ST(ISO297)表示一般數控(kòng)機床用的(de)錐柄柄部(沒有機械(xiè)手夾持槽),數字意義與JT類相同。BT(MAS403)表示用於日本標(biāo)準MAS403的帶有(yǒu)機械手夾持槽聯接。
加工(gōng)中心刀具的刀柄(bǐng)分為整體式工具係統和模塊(kuài)式工具係統兩大類。模(mó)塊式工具係統由於其定位精度高,裝卸方便,連接(jiē)剛(gāng)性好,具有良好的(de)抗振性,是目(mù)前(qián)用得較多的一種型(xíng)式,它由刀柄、中間接杆以及工作頭(tóu)組成。它具(jù)有單(dān)圓柱定心,徑向銷釘鎖緊的聯接特點,它的一部分為孔,而另一部分為軸,兩者之(zhī)間進行插入連(lián)接,構成一個剛性刀柄,一端和機床主軸連接,另一端安裝上各種可轉(zhuǎn)位刀(dāo)具便構成一個工具係統(tǒng)。根據加工中心類型,可以選擇(zé)莫氏及公製錐柄。中間接杆有等徑和變徑兩類,根據不同的內外徑及長(zhǎng)度將刀柄和工作頭(tóu)模塊相聯接。工作(zuò)頭有可轉位鑽頭、粗鏜刀、精鏜(táng)刀(dāo)、擴孔鑽、立銑刀、麵銑刀、彈(dàn)簧夾(jiá)頭、絲錐夾頭、莫氏錐(zhuī)孔接杆、圓柱柄刀具接杆等多種類型。可以根椐不同(tóng)的加工(gōng)工件尺寸和工藝方(fāng)法,按需要組合成銑、鑽、鏜、鉸、攻(gōng)絲等各類工具進行切(qiē)削加工。通用刀具根據製造所用的材料可分為以下幾種:(1)高速鋼刀具(jù);(2)硬質合金刀(dāo)具;(3)金剛石刀具(jù);(4)其他材料(liào)刀具(jù),如陶瓷刀具等。
刀具的切(qiē)削過程是非常(cháng)複雜的(de),影響因素很多。在銑削(xuē)加工時,刀具材(cái)料的性能、刀具類(lèi)型、刀具幾何參數、切削速度、切削深(shēn)度和進給(gěi)量等都影響切削力,從而影響整個工藝係統(tǒng),最終影響加工精度和質量。在加工(gōng)中(zhōng)心機床上(shàng)進行加工,其主軸轉速比普通機床的主軸轉速一般至少要高1到2倍,因此,在加工中心上進行銑加工,選取刀具時,要使刀(dāo)具的尺寸(cùn)與被加工工件的表麵尺寸(cùn)相適(shì)應。
平麵銑削應選用不重磨硬質合金端(duān)銑刀或立銑刀。一般采用二次(cì)走刀,第(dì)一次(cì)走(zǒu)刀最好用端(duān)銑刀粗銑,沿(yán)工件(jiàn)表麵連續走刀。選好每次走刀的寬度和銑刀的直徑,使接(jiē)痕不影響精銑精度。因此,加工(gōng)餘量大又不均勻時,銑刀(dāo)直徑要選小些。精加工時,銑刀(dāo)直徑要選大些,最好能夠包容加(jiā)工(gōng)麵的整個寬度。在實際工作中,平麵的半精加工和精加工,一般用可轉(zhuǎn)位密齒麵銑刀,可(kě)以達到理想的表麵加(jiā)工質量(liàng),甚至可以實現(xiàn)以銑代磨。密(mì)布的刀齒使進給速(sù)度大大提高,從而提高切削效率。精切平麵時,可以設置2到4個刀齒。
可轉(zhuǎn)位螺旋立銑刀適用於高效率粗銑大型(xíng)工件(jiàn)的台階麵、立(lì)麵(miàn)及大(dà)型槽的加工。如更換不同牌號的刀(dāo)片,可加工鋼、鑄鐵、鑄鋼、耐熱鋼等多種材料。
硬質(zhì)合金(jīn)螺旋齒立銑刀是一種用於加工鑄鐵(tiě)、鋼件、有色金屬的精(jīng)加工刀具,刀片一般為(wéi)焊(hàn)接式。
鑲硬質合金(jīn)刀片的端銑刀和立銑刀主要用於(yú)加工凸台、凹(āo)槽和箱口麵。為了提高槽寬的加工精度,減少銑刀的種類,加工時采用直徑比槽寬小的(de)銑刀,先銑(xǐ)槽的(de)中間部分,然後再利用刀具半徑(jìng)補償(cháng)(或稱直(zhí)徑補(bǔ)償)功能(néng)對槽的兩邊進行銑加工。
銑削盤類零件的周邊輪廓一般采用立銑刀。所用的立(lì)銑刀的刀具半(bàn)徑一定要小於零件(jiàn)內輪廓的最小曲率半徑(jìng)。一般取最(zuì)小曲率半(bàn)徑的0.8到0.9倍即可。零件(jiàn)的(de)加工高度(Z方向的吃刀深度)最好不要超過刀具的半徑(jìng)。若(ruò)是(shì)銑毛坯麵時,最好選用硬質合金波紋立銑刀,它在機床、刀具(jù)、工件係統允許的情況下,可以(yǐ)進行強力切削。
加工中心上用的立銑(xǐ)刀(dāo)一般有三種形式:球(qiú)頭刀(R=r)、端銑刀(r=0)和R刀(dāo)
加工空(kōng)間(jiān)曲(qǔ)麵和變斜角輪廓外形時,由於(yú)球頭刀具的球麵端部切削速度(dù)為零,而且(qiě)在走刀時,每兩行刀位之間,加工表麵不(bú)可能重疊,總存在沒有被加工去除的部分(fèn),每兩行刀位之間的距離越大,沒有被(bèi)加工去除的部(bù)分就越多,其高度(通常稱為“殘留高度”) 就越高,加工出來的表麵與理論表麵的誤差就越(yuè)大,表麵質量也就越差。加工精(jīng)度要求越高,走刀步長和(hé)切(qiē)削(xuē)行距越小,編程效率越低(dī)。因此(cǐ),應在滿足加工精度要求的前提下,盡量加大走刀步長和行距,以提(tí)高編程和(hé)加工效率。而在兩軸及兩軸半加工中,為提高效率,應盡量采用端銑(xǐ)刀,由於相同的加工參數,利用球頭刀加工會留(liú)下較大的(de)殘(cán)留(liú)高度。因此,在保證不發生幹涉和工件不被過切的前提下,無論是曲麵的粗加工還是(shì)精加工,都應優先選(xuǎn)擇平(píng)頭刀或R刀(帶圓角(jiǎo)的立銑刀)。不過,由於平頭立銑刀和球頭刀的加工效果是明顯(xiǎn)不(bú)同的,當曲麵形狀複雜時,為了避(bì)免幹涉,建議使用(yòng)球頭刀(dāo),調整好加工參數也可以達到較好的加工效果。在選擇刀刃長度和刀杆長度時,應考慮機床的情況及(jí)零件的尺寸是否會幹涉。在可能的(de)情況下(xià),應(yīng)盡量選短一些,以提高刀具的剛度。
鑽孔時,要用中心鑽打中心孔,用以(yǐ)引正鑽頭。先用較小的鑽頭鑽孔至所需深度Z,再用較大的鑽頭(tóu)進行鑽孔,最後用所需的鑽頭進行加工,以(yǐ)保證孔的精度。在進行較深的孔加工時,特別要注意鑽頭的冷(lěng)卻和排屑問題,一般利用深孔鑽(zuàn)削循環指令G83進行編程,可以工進一段後,鑽頭快速退(tuì)出工件進行排屑和冷卻,再工進,再(zài)進行冷(lěng)卻和排屑直至孔深鑽削完成。若工件為鑄件,則不能(néng)使用冷卻液。
在選用刀(dāo)具進行編程時,應注意區分刀(dāo)尖和刀心,兩者(zhě)均是刀具的(de)對稱軸上的點,其間差一個刀角半徑。
實際應用時,要規定(dìng)刀具的結構尺寸,在(zài)刀具(jù)裝到機床上之前,應根據編程時確定的參數,在機(jī)外的預調裝置中調整到所需的尺寸。下麵利用CAXA製造工程師軟件中“銑刀參數”對刀具參數進行說明。
(1)當前銑刀名 為當前銑刀的名稱,用於刀具(jù)標識和列表,刀具名(míng)是唯(wéi)一的。通過下拉列表,可以顯示刀具庫中的所有刀具,並可在列表中選擇當前刀具。
(2)刀具號 刀具安裝在加工中心機床的刀具庫中的刀位號。用於後置處理的自動換刀指令。刀具號(hào)唯一。
(3)刀具(jù)補償號 刀具(jù)補償值的序列號(hào),其值可以與刀具號(hào)不一致。
(4)刀具半徑 刀(dāo)具的半徑值。該參數用於確定刀具(jù)半徑補償的量。