機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)應(yīng)用數(shù)控機(jī)床(CNC)加工中心(MC)柔性制造單元(FMC)和柔性制造(FMs)作為自動(dòng)化制造工程組成部分,成配套數(shù)控機(jī)床選擇合適的刀具材料與刀具, 在數(shù)控機(jī)床加工生產(chǎn)中是核心重要問題。正確設(shè)計(jì)與合理使用數(shù)控機(jī)床對(duì)應(yīng)材料的刀具,對(duì)數(shù)控機(jī)床高效率自動(dòng)化流程作業(yè)進(jìn)程有提高生產(chǎn)效率和提升工件表面加工精度的重要意義。
數(shù)控機(jī)床應(yīng)用刀具為兩大類。模塊化刀具為主流, 以前常用普通機(jī)床配置的常規(guī)刀具。目前數(shù)控機(jī)床模塊化刀具在數(shù)控加工制造業(yè)占比重越來越高, 數(shù)控機(jī)床模塊化刀具可以縮短換到時(shí)間、縮短數(shù)控機(jī)床停機(jī)時(shí)間、單位時(shí)間內(nèi)增加工件的產(chǎn)成率、將數(shù)控機(jī)床的夾具對(duì)應(yīng)配套刀具配置與換刀時(shí)間大幅縮短, 使單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)效率提升,提高性價(jià)比和經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控加工刀具執(zhí)行科學(xué)合理與標(biāo)準(zhǔn)化配置,提高了刀具使用率。按照模塊化刀具系統(tǒng),數(shù)控加工刀具分配為車削加工刀具、鉆削加工刀具、鏜銑加工刀具。
加工逆螺紋刀具、復(fù)合機(jī)床刀具應(yīng)用于特別的數(shù)控機(jī)床加工工件, 為特殊加工刀具。可轉(zhuǎn)位與不可轉(zhuǎn)位機(jī)床夾具由加工刀具的刀體結(jié)構(gòu)決定歸類為機(jī)架式刀具和焊接式刀具, 即為鑲嵌式加工刀具。加工復(fù)雜體工型件轉(zhuǎn)速較高及材料硬度較高毛坯件時(shí), 需加工刀具刀柄有良好減震措施, 即為減震式加工刀具。加工高硬度、高強(qiáng)度材料毛坯件造成高熱高溫需降溫潤(rùn)滑, 由加工刀具的中空體內(nèi)部精細(xì)通孔將切削冷卻潤(rùn)滑液注射至隨機(jī)刀刃切削刃位置起到冷卻潤(rùn)滑和帶走切削屑的作用, 此為冷卻式加工刀具。切削工字鋼及YT類可鍛鑄鐵為P型,切削合金鑄鐵及高含量錳鋼和不銹鋼奧氏體及鑄鐵為Yw類屬于M型, 切削鈦金屬及高溫合金屬于M—s型, 切削非鈦金屬、低溫強(qiáng)硬鑄鐵、鑄鐵屬于K類即YG型, 切削非鐵合金、鎂鋁金屬屬于K-N型,切削淬火硬化合金屬于K-H型。以上屬于在數(shù)控加工切削過程中使用頻率極高的硬質(zhì)合金類刀具。固定型狀毛坯料、堅(jiān)韌級(jí)別高的硬質(zhì)合金適合作為高速鋼刀具; 而易磨損、硬度低、紅硬性低于硬質(zhì)合金的高速鋼, 則不符合應(yīng)用在數(shù)控高速加工切削選擇的刀具中, 無法針對(duì)高硬度材料進(jìn)行切削, 高速鋼加工刀具刃部需要在加工前期進(jìn)行針對(duì)加工材料的專業(yè)打磨, 加工為符合特別目的的非國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的非標(biāo)加工刀具。隨著模塊化刀具根據(jù)新興工程材料領(lǐng)域的發(fā)展, 特別行業(yè)應(yīng)用陶瓷加工刀具、金剛石加工刀具及PCBN刀人造立方氮化硼刀具。陶瓷加工刀具具有耐磨、高密度、高硬度、無毛細(xì)孔、不會(huì)藏污納垢、非金屬鑄造不會(huì)生銹、切食物無金屬味殘留、輕薄銳利、易拿易切、清洗容易等優(yōu)點(diǎn), 具有許多金屬制刀具無法取代的特性。陶瓷刀的硬度僅次于鉆石;金剛石刀具具有極高的硬度和耐磨性、低摩擦系數(shù)、高彈性模量、高熱導(dǎo)、低熱膨脹系數(shù), 以及與非鐵金屬親和力小等優(yōu)點(diǎn)??梢杂糜诜墙饘儆泊嗖牧先缡?、高耐磨材料、復(fù)合材料、高硅鋁合金及其它韌性有色金屬材料的精密加工。金剛石刀具類型繁多, 性能差異顯著,不同類型金剛石刀具的結(jié)構(gòu)、制備方法和應(yīng)用領(lǐng)域有較大區(qū)別。PCBN刀具最適合于鑄鐵、淬硬鋼等材料的高速切削加工, 當(dāng)切削速度超過一定限度后,切削速度越高,PCBN刀具后刀面磨損速度反而越小, 即高速切削下刀具的壽命反而高, 這一特點(diǎn)尤其適合現(xiàn)代高速切削加工。
數(shù)控車床車削加工刀具通常應(yīng)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)位機(jī)夾刀具,轉(zhuǎn)位機(jī)床機(jī)夾夾具均有標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的刀具刀片刃部和刀具刀體。車削刀體刀刃部可按對(duì)應(yīng)車削材料分為高速鋼刀片、硬質(zhì)合金外涂層刀片、及硬質(zhì)合金刀體刀刃刀片三類型。其切削刀具分類為內(nèi)螺紋切削刀、外螺紋切削刀、內(nèi)圓切屑刀、外圃切削刀、切斷切削刀、孔切屑刀、鏜削刀具、改絲錐、心孔鉆削刀具。如果使用機(jī)夾杠銷、機(jī)夾螺釘及機(jī)夾螺釘夾板和機(jī)夾內(nèi)外楔塊,則數(shù)控切削加工刀具作為機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具不需要進(jìn)行刀刃部位打磨。數(shù)控車削刀具具體為切削斷面、切削斷面環(huán)形槽、切削凹槽、切削內(nèi)螺紋、切削外螺紋、切削內(nèi)孔、切削外圓、切削斷面等。
數(shù)控機(jī)床鉆削應(yīng)用為:鉆削鉸制孔、鉆削內(nèi)外螺紋、鉆削深孔、鉆削小孔徑、鉆削短淺孔洞。數(shù)控加工鉆削刀具常用六種聯(lián)接方式, 各自與數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控加工中心、數(shù)控車床和數(shù)控車削中心配套聯(lián)接。六種聯(lián)接方式為: 圓柱聯(lián)接、圓錐聯(lián)接、螺紋聯(lián)接、緊定螺釘直柄聯(lián)接和最簡(jiǎn)單常用的直柄聯(lián)接。數(shù)控鏜床鏜削加工鏜刀根據(jù)加工要求為粗鏜刀和精鏜刀,根據(jù)鏜刀分部為鏜頭加鏜刀柄式和整體式。鏜刀是精密加工中不可缺少的重要刀具。
數(shù)控銑床銑削加工刀具要以以下對(duì)象為基準(zhǔn)進(jìn)行選擇:銑削性能和加工余量、銑削加工件的金屬材質(zhì)、銑削加工件的幾何形狀、銑削加工件的表面質(zhì)量要求、銑削加工件的熱處理狀態(tài)等, 銑刀應(yīng)用高剛性、高耐用度的刀具。銑削大面積時(shí)使用鑲嵌刀片式盤形銑刀, 增加單位時(shí)間產(chǎn)品產(chǎn)成效率和增加被加工工件外部表面的粗糙度:使用通用銑刀銑削小面積或階梯面;使用用兩刃鍵槽銑刀銑鍵槽; 使用鉆頭、鏜刀等加工類刀進(jìn)行孔加工。在輕中型銑削中使用平裝結(jié)構(gòu)銑刀, 在重型型銑削中使用立裝結(jié)構(gòu)銑刀銑削加工。
數(shù)控機(jī)床的切削刀具選擇問題盡可能選擇高硬度、高強(qiáng)度、高耐受性切削刀具。增強(qiáng)切削加工時(shí)效、提高切削可靠性延遲了刀具使用時(shí)效和耐用度,在切削加工前嚴(yán)格按工藝流程檢查刀具,避免切削過程損失。使用可轉(zhuǎn)位機(jī)夾刀具,補(bǔ)償?shù)毒哳A(yù)調(diào)和滿足精度要求。
(審核編輯: 智匯胡妮)
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