加工中心所用(yòng)的(de)刀具是由通用刀具(又稱(chēng)工作頭或(huò)刀頭)和與(yǔ)加工中心主軸前端錐孔(kǒng)配套的刀柄等(děng)組成。在應用中,要根據加工中心機(jī)床的要求、夾(jiá)具(jù)的要求、工件材料的性能、加工(gōng)工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀(dāo)具。刀具(jù)選擇總的原(yuán)則是:刀具的安裝和調整方便,剛性好,耐用度和精度高。在保證安全和滿足加工(gōng)要求的前提下,刀具長度應(yīng)盡可能短,以提高刀具的剛性。
在加工中心機床上,各種刀具(jù)分(fèn)別裝在刀庫(kù)中,按程序的(de)規定(dìng)進行自動換刀。因此必須采用標準刀柄,以便使鑽、鏜、擴、銑削等工序用的刀具能迅速(sù)、準確地裝到機床主軸(zhóu)上。編(biān)程人員應充分了解機床上所(suǒ)用刀(dāo)柄(bǐng)的結構(gòu)尺寸、調整方(fāng)法以及(jí)調整範圍,以便(biàn)在編程時確(què)定刀具(jù)的徑(jìng)向和軸向(xiàng)尺寸。
加工中心機床所用的刀具必須適應加工(gōng)中心高速(sù)、高效和自動化程度(dù)高的特點(diǎn),其刀柄部分要聯接通用刀具並(bìng)裝在機床主軸上,由(yóu)於加(jiā)工中心類型不同,其刀柄柄部(bù)的型式及尺寸不盡相同。JT(ISO7388)表示加工中(zhōng)心機床用的錐柄柄部(帶(dài)有(yǒu)機械手夾持槽),其後麵的數字為相應(yīng)的ISO錐度(dù)號,如50、45、和40分別(bié)代表大端直徑為(wéi)69.85、57.15和44.45毫米的7:24錐(zhuī)度。ST(ISO297)表(biǎo)示一般數控機床用的錐柄柄部(沒有機械手夾(jiá)持槽),數(shù)字意義(yì)與JT類相同。BT(MAS403)表示用於日本(běn)標準MAS403的帶有機械手夾持(chí)槽聯接。
加工中心刀(dāo)具的刀(dāo)柄分為整體式工具係統和模塊式工具係統兩大類(lèi)。模塊式工具係統(tǒng)由於其定(dìng)位精度高,裝卸方便,連接剛(gāng)性好,具有良好(hǎo)的抗振性,是目前用(yòng)得較多的(de)一種型(xíng)式,它由刀柄、中間接杆以及工作頭組(zǔ)成。它具有單圓柱定心,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,兩者之間進行插入連接,構成一個(gè)剛性刀柄,一端和機床主軸連(lián)接,另一端安裝上各種可轉位刀具便構成一個工具係統。根據加工(gōng)中心類型,可以選擇莫氏及公製錐柄。中間接(jiē)杆有等徑和變徑兩類,根據不同的內外徑及長度將(jiāng)刀柄和工(gōng)作頭模塊(kuài)相聯接。工作頭有可轉位鑽頭、粗鏜刀、精鏜刀、擴孔鑽、立銑刀、麵銑刀、彈簧夾頭(tóu)、絲錐夾頭(tóu)、莫氏錐(zhuī)孔接杆、圓柱柄刀(dāo)具接杆等(děng)多種類型。可以根椐不同的加工工件尺寸和(hé)工藝方法,按需要組合成(chéng)銑、鑽、鏜、鉸、攻絲等各類工具進行(háng)切削加工。通用刀(dāo)具根據製造所用的材料可(kě)分為以下幾種:(1)高速鋼(gāng)刀(dāo)具;(2)硬質合金刀具;(3)金剛石刀具;(4)其他材料刀具,如陶瓷刀具等。
刀具的切削過程是非常(cháng)複(fù)雜的,影響因素很多。在(zài)銑削加(jiā)工時,刀具(jù)材料的性能、刀具類型、刀具幾何參數、切削速度、切削深度和進給量等(děng)都影響切削力,從而影響整個(gè)工藝係統,最終影響加工精度和質量。在加工中心機床(chuáng)上進行加工,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(zài)加工中心上(shàng)進行銑加工,選取刀具時,要使刀(dāo)具的尺(chǐ)寸與被加工(gōng)工(gōng)件的表(biǎo)麵尺寸相適應。
平麵銑削應選用不重磨硬質合金端銑刀或立銑刀。一般采用二次走刀,第一次走刀最好用端銑刀(dāo)粗銑,沿工件表麵連續走(zǒu)刀。選好每次走刀的寬度和銑刀的直徑,使接痕不(bú)影響精(jīng)銑精度。因此,加工餘量大又不均勻時(shí),銑刀直徑要(yào)選小些。精加工時,銑(xǐ)刀直徑要選大些,最好能夠包容加工麵的整個寬度。在實際工作中,平麵的半精加工和精加工,一般用可(kě)轉位(wèi)密齒麵銑刀,可以達到理想的表麵加工質量,甚至可以實(shí)現(xiàn)以銑(xǐ)代磨。密布的刀齒使進給速度大大提高,從而提高(gāo)切削效率。精切平(píng)麵時,可以設置2到4個刀齒。
可轉位螺旋立銑刀(dāo)適用(yòng)於高效率粗銑大型工件的台階麵、立麵(miàn)及大型(xíng)槽的(de)加(jiā)工。如更換不同牌號的刀片,可加工鋼、鑄(zhù)鐵、鑄鋼、耐熱鋼等多(duō)種材料。
硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀是一(yī)種用於加工鑄鐵、鋼件、有色(sè)金屬的精加工刀具,刀(dāo)片(piàn)一般為焊接式。
鑲硬(yìng)質合(hé)金刀片的端銑刀和(hé)立銑刀主要用於(yú)加工凸(tū)台、凹槽和箱口麵。為了(le)提高槽寬的加工精(jīng)度,減少銑刀的種類,加工時采用直(zhí)徑比槽(cáo)寬小(xiǎo)的銑刀,先(xiān)銑槽的中間部分,然後再利用刀具半徑補償(或稱直徑(jìng)補償)功能對(duì)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。所用的立銑刀的刀具半徑一(yī)定要小(xiǎo)於零件內輪廓的最(zuì)小曲率(lǜ)半徑(jìng)。一般取(qǔ)最小曲率半徑的0.8到0.9倍即可。零件的加工高度(Z方向的吃刀深度)最好不要超過刀具的半徑。若是銑毛坯(pī)麵時,最(zuì)好選用硬質合金波紋立(lì)銑刀,它(tā)在機床、刀具(jù)、工件係統允許的情況下,可以進行強力切削。
加工中心上用的立銑(xǐ)刀一般有三種(zhǒng)形式:球頭刀(R=r)、端銑刀(r=0)和R刀
加(jiā)工空間曲麵和變斜(xié)角輪廓外形時,由(yóu)於球頭刀具的球麵端(duān)部切削速度為零,而且在走刀(dāo)時,每兩行刀位之間,加工(gōng)表麵不可能重疊,總存在沒有被加工去除的部分,每兩(liǎng)行刀位之間的(de)距離越大,沒(méi)有被加工去除的部分就越多,其高度(通常稱(chēng)為(wéi)“殘留高度”) 就越高,加工出來的表麵與理論表麵的誤差就越大,表麵質量也就越差。加工精度要求(qiú)越高,走刀步長和切削行(háng)距越小(xiǎo),編程效率越(yuè)低。因此,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(jù),以提高編程和加工效率。而(ér)在兩(liǎng)軸及兩軸半加工中,為提高效率,應盡量采用(yòng)端銑刀,由於相(xiàng)同的加工參數,利用球頭刀加工會留下較大的殘留高度。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(miàn)的粗加工還是精加工,都應優(yōu)先選擇(zé)平頭刀或R刀(帶圓角的立銑刀)。不過,由於平頭立銑刀和球頭刀(dāo)的加工效果是明顯不同的,當曲麵形狀複雜時,為了避免幹涉,建議使用球頭刀,調整(zhěng)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(qíng)況及(jí)零件的尺寸是否會幹涉。在可能的情況(kuàng)下,應盡量選短一些(xiē),以提高刀具的剛度。
鑽孔時,要用中心鑽打(dǎ)中心孔,用以引正鑽頭。先用較小的鑽頭鑽孔至所需深(shēn)度Z,再用較大的鑽頭進行鑽(zuàn)孔,最後用所需的(de)鑽(zuàn)頭進行(háng)加工,以保證孔的精度。在(zài)進行(háng)較深的孔(kǒng)加工時,特別要注意鑽頭的冷卻和排屑問題,一般利用深孔(kǒng)鑽削循環指令G83進(jìn)行編程,可以(yǐ)工進一段後(hòu),鑽頭快速退出工件進行排屑和冷卻,再工進,再進行冷卻和排屑直(zhí)至孔(kǒng)深(shēn)鑽削完成。若工件為鑄件,則不能使用冷卻液。
在選用刀(dāo)具進行編(biān)程(chéng)時,應注意區分刀尖和刀心(xīn),兩者均是刀具(jù)的(de)對稱軸上的點,其間差(chà)一個刀角半徑。
實際應用時,要規定刀具的結構尺寸,在刀具裝到機床上(shàng)之前,應根據編程時確定(dìng)的參(cān)數,在機外的預調裝置中調整(zhěng)到所需的尺寸。下麵利用CAXA製造工程師軟件中“銑刀參數(shù)”對刀具參數進行說明。
(1)當前銑(xǐ)刀名 為當前銑刀的名稱,用於刀具(jù)標識和列表,刀具名是唯一的。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(zhōng)選擇當前刀具。
(2)刀(dāo)具號(hào) 刀具安裝在加工中心機床的刀具庫中(zhōng)的刀位號。用於後置處理的自(zì)動換刀指令。刀具號唯一。
(3)刀具補償號 刀具(jù)補償值的序列號,其值(zhí)可(kě)以與刀具號不一致。
(4)刀具半徑 刀具的半徑值。該(gāi)參數用於確定刀具半徑補償(cháng)的(de)量。