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刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容,它不僅影響數(shù)控機床的加工效率,而且直接影響加工。cad/ cam技術(shù)的發(fā)展,使得在數(shù)控加工中直接利用cad的設(shè)計數(shù)據(jù)成為可能。-是微機與數(shù)控機床的聯(lián)接,使得設(shè)計、工藝規(guī)劃及編程的整個過程全部在計算機上完成成為可能。
現(xiàn)在,許多cad/ cam軟件包括提供自動編程功能,這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問題,比如,刀具選擇、加工路徑、切削用量設(shè)定等,編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù),就可以自動生成nc程序并傳輸至數(shù)控機床完成加工。因此,數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的,這與普通機床加工形成鮮明的對比,同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則,在編程時充分考慮數(shù)控加工的特點。本文對數(shù)控編程中必須面對的刀具選擇和切削用量確定問題進行了分析。
一、數(shù)控加工常用刀具的種類及性能
數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機床高速、和自動化程度高的特點,一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上,因此已逐漸標準化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為:整體式;鑲嵌式。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為:高速鋼 刃具;硬質(zhì)合金刀具;金剛石刀具;陶瓷刃具等。從切削工藝上可分為:銑削刀具;鉆削刀具;鏜削刀具;車削刀具等。
刀具材料應(yīng)具備的性能:
(1)高硬度刀具材料的硬度應(yīng)高于工件的硬度
(2)足夠的韌性承受切削力、振動和沖擊;
(3)高耐磨性耐磨性是材料抵抗磨損的能力;
(4)高耐熱性刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強度和韌性的能力;
(5)-的工藝性
二、數(shù)控加工刀具的選擇
刀具的選擇應(yīng)根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是:安裝調(diào)整方便,剛性好,-度和精度高。在滿足加工要求的前提下,盡量選擇較短的刀柄,以提高刀具加工的剛性。
選取刀具時,要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中,平面輪廓的加工,常采用立銑刀;銑削平面時,應(yīng)選鑲硬質(zhì)合金刀片面銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔時,可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的銑刀;對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工,常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和梯形銑刀等。在進行曲面加工時,應(yīng)選用球頭刀具,并且球頭刀具半徑應(yīng)小于曲面的曲率半徑。由于球頭刀具的端部切削速度為零,因此,為-加工精度,切削行距一般取得很密,而平頭刃具在表面加工和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀,因此,只要在-精度的前提下,無論是曲面的粗加工還是精加工,定做數(shù)控刀具磨床,都應(yīng)優(yōu)先選擇平。
在數(shù)控加工中,由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行,占用輔助時間較長,因此,必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則:盡量減少刀具數(shù)量;一把刀具裝夾后,應(yīng)完成其所能進行的所有加工部位;粗精加工的刀具應(yīng)分開使用,即使是相同尺寸規(guī)格的刀具;先面后孔;-行曲面精加工,后進行二維輪廓精加工;在可能的情況下,應(yīng)盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能,以提高生產(chǎn)效率等。
三、數(shù)控加工切削用量的確定
合理選擇切削用量的原則是,粗加工時,一般以提高生產(chǎn)率為主。半精加工和精加工時,應(yīng)在-加工的前提下,-切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床性能、切削用量手冊,數(shù)控刀具,并結(jié)合經(jīng)驗面定。同時,使主軸轉(zhuǎn)速、切削-及進給速度三者相互適應(yīng),以形成切削用量。
(1)背吃刀量 在機床,工件和刀具的剛度允許的情況下,應(yīng)盡可能使背吃刀量等于加工余量,這樣可以減少走刀次數(shù),提高生產(chǎn)效率。為了-零件的加工精度和表面粗糙度,應(yīng)留少量精加工余量,一般留0.2 -0.5mm。
(2)切削寬度l一般l與刀具直徑d成正比,與切削-成反比。數(shù)控加工中,一般l的取值范圍為:l= (0.6- 0.9)d。
(3)切削速度切削速度也是提高生產(chǎn)率的一個措施,但切削速度與刀具-度的關(guān)系比較密切。隨著切削速度的增大,刀具-度急劇下降,故切削速度的選擇主要取決于刀具-度。另外,切削速度與加工材料也有很大關(guān)系,例如用立銑刀銑削45鋼時,切削速度可采用26m/ mi左右:而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時,切削速度可選129m/ mi以上。
(4)主軸轉(zhuǎn)速n(r/mi)主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度來選定。計算公式為:n= 1000/ d,式中d為刀具直徑(mm)。數(shù)控機床的控制面板上一般配有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)(倍率)開關(guān),可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進行倍率調(diào)整。
(5)進給速度f進給速度應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。
確定進給速度的原則:
一、當工件的要求能夠-時,為提高生產(chǎn)效率,可選擇較高的進給速度。一般在100 - 200mm/ mi范圍內(nèi)選取。
第二、在刀斷、加工深孔或用高速鋼具加工時,宜選擇較低的進給速度,一般在20- 50mm/ mi范圍內(nèi)選取。
第三、當加工精度、表面粗糙度要求高時,進給速度應(yīng)選小些,一般在20- 5omm/ min范圍內(nèi)選取。
在數(shù)控加工過程中,進給速度也可通過機床控制面板上的進給倍率修調(diào)開關(guān)進行人工調(diào)整,但是進給速度要受到設(shè)備剛度和進給系統(tǒng)性能等的-。
隨著數(shù)控機床在生產(chǎn)實際中的廣泛應(yīng)用,數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問題之一。在數(shù)控程序的編制過程中,要在人機交互狀態(tài)下即時選擇刀具和確定切削用量。因此,編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則,從而-零件的加工和加工效率,充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)點。
1 齒輪資料的選取
齒輪資料的挑選是-的環(huán)節(jié),現(xiàn)在在通用普遍的齒輪才有以下幾種:
1.1 鋼
鋼的性質(zhì)耐沖擊、耐性好,外表經(jīng)過特定的熱處理后-提升其的硬度,為適用制作齒輪的資料。
1.2 鍛鋼
合金鋼依據(jù)所含金屬的成分及功能,可分別使資料的耐性、耐沖擊、耐磨及抗膠合的功能等取得進步,也可經(jīng)過熱處理或化學熱處理-資料的力學功能及進步齒面的硬度。所以對于既是高速、重載又要求尺度小、小的航空用齒輪,就都用功能優(yōu)良的合金鋼來制作。
1.3 鑄鐵
鑄鋼耐磨性比較好,故用于大型的齒輪。
1.4 非金屬
非金屬資料能夠-地降低齒輪傳動進程中的噪音,但缺點也比較明顯,耐磨性較差,只適用于部分傳動齒輪。
2 機械加工工藝
2.1 粗 / 精車
車削加工的本質(zhì)就是依照零件圖紙的尺度要求,在-尺度合格的情況下,-切切削性、穩(wěn)定性、安全性。在進行精車加工的進程中,咱們有-了解留意以下幾點:刀具的選取、切削途徑及參數(shù)的設(shè)定、產(chǎn)品。
2.2 滾齒
滾切齒輪屬于展成法,可將看作無嚙合間 隙的齒輪與齒條傳動。當滾齒旋轉(zhuǎn)一周時,相當于齒條在法向移動一個刀齒,滾刀的接連傳動,-一根-長的齒條在接連移動。當滾刀與滾齒坯間嚴格依照齒輪于齒條的傳動比強制嚙合傳動時,滾刀刀齒在一系列方位上的包絡(luò)線就形成了工件的漸開線齒形。隨著滾刀的筆直進給,即可滾切出所需的漸開線齒廓。
2.3 熱處理
熱處理是指資料在固態(tài)下,經(jīng)過加熱、保溫文冷卻的手段,以取得預(yù)期安排和功能的一種金屬熱加工工藝。
2.4 磨齒
利用磨齒機對齒輪的輪齒進行磨削加工的進程叫做磨齒。分為圓柱形齒輪的內(nèi)齒磨削和外齒磨削;圓柱斜齒輪的內(nèi)齒磨削和外齒磨削,以及傘齒輪的磨削。 磨齒機,是一種齒輪精加工用的金屬切削機床。用砂輪作為刀具來磨削現(xiàn)已加工出的齒輪齒面,用以進步齒輪精度和外表光潔度,這種加工辦法稱為“磨齒”。適用于精加工淬火后硬度較高的鋼料齒輪。是一種齒輪精加工用的金屬切削機床。用砂輪作為刀具來磨削現(xiàn)已加工出的齒輪齒面,用以進步齒輪精度和外表光潔度,這種加工辦法稱為“磨齒”。適用于精加工淬火后硬度較高的鋼料齒輪。
2.5 磨錐面/磨內(nèi)孔
經(jīng)過磨床進行外表或內(nèi)孔進行加工,也包括珩磨機、超精加工機床、砂帶磨床、研磨機和拋光機等設(shè)備。
2.6 安裝
安裝是一個漢語詞語,指將零件按規(guī)則的技能要求組裝起來,并經(jīng)過調(diào)試、查驗使之成為合格產(chǎn)品的進程,安裝始于安裝圖紙的規(guī)劃。.產(chǎn)品都是由若干個零件和部件組成的。依照規(guī)則的技能要求,將若干個零件接組成部件或?qū)⑷舾蓚零件和部件接組成產(chǎn)品的勞動進程,稱為安裝。前者稱為部件安裝,后者稱為總安裝
3 工藝挑選
3.1 資料挑選
3.1.1 輕載、低速或中速、沖擊力小、精度較低的一般齒輪
選用中碳鋼,如q235、q275、40、45、50、50mn等鋼制作,常用正火或調(diào)質(zhì)等熱處理制成軟齒面齒輪,正火硬度hbs160~200,一般調(diào)質(zhì)硬度hbs200~280。因硬度適中,精切齒廓可在熱處理后 進行,工藝簡單,成本低。齒面硬度不高則易于磨合,但承載才能也不高。這種齒輪主要用于規(guī)范系列減速箱齒輪、冶金機械、中載機械和機床中的一些次要齒輪。
3.1.2 中載、中速、接受-沖擊載荷、運動較為平穩(wěn)的齒
選用中碳鋼或合金調(diào)質(zhì)鋼,如45、50mn、40cr、42simn等鋼,也可選用55tid、60tid等低淬透性鋼。其終究熱處理選用高頻或中頻淬火及低溫回火,制成硬齒面齒輪,可達齒面硬度hrc50~55,齒輪心部堅持正火或調(diào)質(zhì)狀況,具有較好的耐性。因為感應(yīng)加熱外表淬火的齒輪變形小,若精度要求不高(如7級以下),可不用再磨齒。機床中絕大多數(shù)齒輪就是這種類型的齒輪。對外表硬化的齒輪,應(yīng)留意控制硬化層-及硬化層沿齒廓的合理散布。
3.1.3 重載、高速或中速,且受較大沖擊載荷的齒輪
選用低碳合金滲碳鋼或碳氮共滲鋼,如20cr、20crmnti、20crni3、18cr2ni4wa、40cr、30crmnti等鋼。其熱處理選用滲碳、淬火、低溫回火,齒輪外表取得hrc58~63的高硬度,因淬透性較高,齒輪心部有較高的強度和耐性。這種齒輪的外表耐磨性、抗皮勞強度和齒根的抗彎強度及心部抗沖擊才能都比外表淬火的齒輪高,精度要求較高時,終一般要安排磨削。它適用于工作條件較為-的轎車、拖拉機的變速箱和后橋齒輪。碳氮共滲與滲碳相比,熱處理變形小,生產(chǎn)周期短,力學功能高,而且還應(yīng)用于中碳鋼或中碳合金鋼,所以許多齒輪可用碳氮共滲來替代滲碳工藝。內(nèi)燃機坦克、飛機上的變速齒輪的負載和工作條件比轎車的更重、更-,要求資料的功能更高,應(yīng)選用含合金元素高的合金滲碳鋼,以取得更高的強度和耐磨性。
3.1.4 精細傳動齒輪或磨齒有困難的硬齒面齒輪(如內(nèi)齒輪)
主要要-度高,熱處理變形小,宜選用氮化鋼,如35crmo、38crmoala等鋼。熱處理選用調(diào)質(zhì)及氮化處理,氮化后齒面硬度-hv850~1200(相當于hrc65~70),熱穩(wěn)定性好(在500~550℃仍能堅持高硬度),并有-的抗蝕性。其缺點是硬化薄,不耐沖擊,故不適用于載荷頻頻變動的重載齒輪,而多用于載荷平穩(wěn)、光滑杰出的精細傳動齒輪或磨齒困難的內(nèi)齒輪。近年來,因為軟氮化和離子氮化工藝的開展,使工藝周期縮短,選用鋼種變寬,選用氮化處理的齒輪逐步廣泛。
3.2 車銑加工
3.2.1 車銑設(shè)備
數(shù)控車床是一種的加工設(shè)備,能夠?qū)X輪的軸向/徑向尺度進行粗加工與精加工.
3.2.2刀具類型
在進行數(shù)控車削的進程中,咱們需求有幾大要素需求掌握,刀具的挑選、工裝的承認、切削參數(shù)的設(shè)定。其間重要的環(huán)節(jié)就是刀具挑選。在挑選車削刀具的進程中需考慮刀具的原料、趕緊方法、刀桿形狀、刀片形狀、刀片后角、刀桿方向、內(nèi)切圓直徑、刀片切削刃長等。刀具類型一般取決于加工工件區(qū)域的不同,加工內(nèi)孔一般運用鏜孔刀。加工工件外圓尺度一般運用慣例外圓車刀;加工槽的進程中一般運用特種成型刀具。
3.2.3刀具裝夾
快速松開的趕緊方法能夠削減換刀時間,剛性趕緊的方法能夠削減振動、延常刀具壽命。
3.3 滾齒加工
滾齒設(shè)備是一種進行齒輪成型的設(shè)備,滾刀是加工進程中的重中之重,常用的加工外嚙合支撐和斜齒圓柱齒輪的刀具。加工時,滾刀相當于一個螺旋角很大的螺旋齒輪,其齒數(shù)即為滾刀的頭數(shù),工件相當于另一個螺旋齒輪,互相依照一對螺旋齒輪空間嚙合,以固定的速比旋轉(zhuǎn),由依次切削的各相鄰方位的刀齒齒形。刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)﹐齒輪繞自身軸線轉(zhuǎn)過一個齒﹔多頭滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)﹐齒輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)與滾刀頭數(shù)持平。值得說明的一點是用硬質(zhì)合金制作滾刀﹐能夠明顯進步切削速度和切齒效率。全體硬質(zhì)合金滾刀已在鐘表和儀器制作工業(yè)中廣泛地用于加工各種小模數(shù)齒輪.
3.4熱處理
對工件外表進行強化的金屬熱處理工藝。它廣泛用于既要求表層具有高的耐磨性、抗皮勞強度和較大的沖擊載荷,又要求全體具有杰出的塑性和耐性的零件,如曲軸、凸輪軸、傳動齒輪等。外表熱處理分為外表淬火和化學熱處理兩大類。
俗-“工欲善其事必先利其器”,這個道理從古至今都被-地延續(xù)并傳揚著,然而在機床行業(yè),刀具似乎并不是越“快”越好,很多在初接觸到機床刀具的時候,都有著一個疑問“為何好好的刀具要進行鈍化處理呢?”今天就讓我們一起來了解一下關(guān)于“刀具鈍化”的那些事兒。
其實,刀具鈍化并不是大家字面理解的意思,而是一種有效提高刀具使用壽命的手段。通過平整、拋光、去毛刺等工序達到提高刀具的目的。這其實是刀具在精磨之后,涂層之前的一道正常工序。一般來說,刀具鈍化拋光的方式分為毛刷、噴砂、拖拽式拋光機,這其中又屬毛刷與拖拽式的應(yīng)用為廣泛。
從事金屬切削行業(yè)的人都知道,刀具在成品前會經(jīng)過砂輪刃磨,但是刃磨加工會造成不同程度的微觀缺口。這就導(dǎo)致數(shù)控機床在進行高速切削的同時微觀缺口會極易擴展,從而加快刀具的磨損和損壞,F(xiàn)代的切削技術(shù)中對刀具的穩(wěn)定性和精密性都有了嚴格要求,因此數(shù)控刀具在涂層前必須經(jīng)過刀口的鈍化處理,定做數(shù)控倒角刀具,才能-涂層的牢固性和使用壽命。
刀具鈍化的優(yōu)勢與目的
1.抵抗刀具物理磨損
在切削過程中刀具表面會被工件逐漸耗損,切削過程中切削刃在高溫高壓下也易發(fā)生塑性變形。刀具的鈍化處理可以幫助刀具提高剛性,避免刀具過早喪失切削性能。
2.保持工件的光潔度
刀具刃口有毛刺會導(dǎo)致刀具磨損,加工工件的表面也會變得粗糙。經(jīng)鈍化處理后,刀具的刃口會變得很光滑,崩刃現(xiàn)象也會相應(yīng)減少,工件表面光潔度也會提高。
3.方便凹槽排屑
對刀具凹槽拋光處理可以提高表面和排屑性能,凹槽表面越平整光滑,排屑就越好,就可實現(xiàn)更連貫的的切削加工。
數(shù)控機床的刀具在經(jīng)過鈍化拋光后,表面會留下許多小孔,在加工時這些小孔可以吸附更多的切削液,使得切削時產(chǎn)生的熱量-減少,-得提高切削加工的速度。
綜上所述,刀片刃口鈍化十分重要,正如我國古人所說“千里之堤,定做數(shù)控刀具,潰于蟻穴”,刀片刃口微觀缺口這個“蟻穴”雖小,卻影響刀具性能和壽命這個“千里之提”,是不可小視的大問題。刀片刃口鈍化技術(shù)是提高刀具壽命減少刀具消耗的有效措施之一。無論在經(jīng)濟和技術(shù)兩個方面都是可行的、有效的,進一步推動我國切削加工水平的提高,縮小與國外刀具切削性能的差距。
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