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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(jī)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(jì)數(shù)據(jù)成為可能。-是微機(jī)與數(shù)控機(jī)床的聯(lián)接,使得設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃及編程的整個(gè)過程全部在計(jì)算機(jī)上完成成為可能。
現(xiàn)在,許多cad/ cam軟件包括提供自動(dòng)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(dòng)生成nc程序并傳輸至數(shù)控機(jī)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(jī)交互狀態(tài)下完成的,這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對比,同時(shí)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(shí)充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)。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(jìn)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(jī)床高速、和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn),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(jī)床動(dòng)力頭上,因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)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(qiáng)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(jī)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(shí),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(shí),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(shí),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(jìn)行曲面加工時(shí),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(dòng)進(jìn)行,占用輔助時(shí)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(jìn)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(jìn)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(jī)床的自動(dòng)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(shí),一般以提高生產(chǎn)率為主。半精加工和精加工時(shí),應(yīng)在-加工的前提下,-切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、切削用量手冊,數(shù)控刀具,并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)面定。同時(shí),使主軸轉(zhuǎn)速、切削-及進(jìn)給速度三者相互適應(yīng),以形成切削用量。
(1)背吃刀量 在機(jī)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(gè)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(shí),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(shí),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(jì)算公式為:n= 1000/ d,式中d為刀具直徑(mm)。數(shù)控機(jī)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(jìn)行倍率調(diào)整。
(5)進(jìn)給速度f進(jìn)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(jìn)給速度的原則:
一、當(dāng)工件的要求能夠-時(shí),為提高生產(chǎn)效率,可選擇較高的進(jìn)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(shí),宜選擇較低的進(jìn)給速度,一般在20- 50mm/ mi范圍內(nèi)選取。
第三、當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求高時(shí),進(jìn)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(jìn)給速度也可通過機(jī)床控制面板上的進(jìn)給倍率修調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整,但是進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的-。
隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)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(jī)交互狀態(tài)下即時(shí)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(jī)床的優(yōu)點(diǎn)。
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(jìn)步,也可經(jīng)過熱處理或化學(xué)熱處理-資料的力學(xué)功能及進(jìn)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(dòng)進(jìn)程中的噪音,但缺點(diǎn)也比較明顯,耐磨性較差,只適用于部分傳動(dòng)齒輪。
2 機(jī)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(jìn)行精車加工的進(jìn)程中,咱們有-了解留意以下幾點(diǎn):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(dòng)。當(dāng)滾齒旋轉(zhuǎn)一周時(shí),相當(dāng)于齒條在法向移動(dòng)一個(gè)刀齒,滾刀的接連傳動(dòng),-一根-長的齒條在接連移動(dòng)。當(dāng)滾刀與滾齒坯間嚴(yán)格依照齒輪于齒條的傳動(dòng)比強(qiáng)制嚙合傳動(dòng)時(shí),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(jìn)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(jī)對齒輪的輪齒進(jìn)行磨削加工的進(jìn)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(jī),是一種齒輪精加工用的金屬切削機(jī)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jìn)行外表或內(nèi)孔進(jìn)行加工,也包括珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)等設(shè)備。
2.6 安裝
安裝是一個(gè)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(yàn)使之成為合格產(chǎn)品的進(jìn)程,安裝始于安裝圖紙的規(guī)劃。.產(chǎn)品都是由若干個(gè)零件和部件組成的。依照規(guī)則的技能要求,將若干個(gè)零件接組成部件或?qū)⑷舾蓚(gè)零件和部件接組成產(chǎn)品的勞動(dòng)進(jìn)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(jìn)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(jī)械、中載機(jī)械和機(jī)床中的一些次要齒輪。
3.1.2 中載、中速、接受-沖擊載荷、運(yùn)動(dòng)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(dá)齒面硬度hrc50~55,齒輪心部堅(jiān)持正火或調(diào)質(zhì)狀況,具有較好的耐性。因?yàn)楦袘?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(jī)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(qiáng)度和耐性。這種齒輪的外表耐磨性、抗皮勞強(qiáng)度和齒根的抗彎強(qiáng)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(shí),終一般要安排磨削。它適用于工作條件較為-的轎車、拖拉機(jī)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(xué)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(jī)坦克、飛機(jī)上的變速齒輪的負(fù)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(qiáng)度和耐磨性。
3.1.4 精細(xì)傳動(dòng)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(dāng)于hrc65~70),熱穩(wěn)定性好(在500~550℃仍能堅(jiān)持高硬度),并有-的抗蝕性。其缺點(diǎn)是硬化薄,不耐沖擊,故不適用于載荷頻頻變動(dòng)的重載齒輪,而多用于載荷平穩(wěn)、光滑杰出的精細(xì)傳動(dòng)齒輪或磨齒困難的內(nèi)齒輪。近年來,因?yàn)檐浀碗x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(jìn)行粗加工與精加工.
3.2.2刀具類型
在進(jìn)行數(shù)控車削的進(jìn)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(rèn)、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(jìn)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(yùn)用鏜孔刀。加工工件外圓尺度一般運(yùn)用慣例外圓車刀;加工槽的進(jìn)程中一般運(yùn)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(shí)間,剛性趕緊的方法能夠削減振動(dòng)、延常刀具壽命。
3.3 滾齒加工
滾齒設(shè)備是一種進(jìn)行齒輪成型的設(shè)備,滾刀是加工進(jìn)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(shí),滾刀相當(dāng)于一個(gè)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(dāng)于另一個(gè)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(gè)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(diǎn)是用硬質(zhì)合金制作滾刀﹐能夠明顯進(jìn)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(jìn)行強(qiáng)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(qiáng)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(dòng)齒輪等。外表熱處理分為外表淬火和化學(xué)熱處理兩大類。
俗-“工欲善其事必先利其器”,這個(gè)道理從古至今都被-地延續(xù)并傳揚(yáng)著,然而在機(jī)床行業(yè),刀具似乎并不是越“快”越好,很多在初接觸到機(jī)床刀具的時(shí)候,都有著一個(gè)疑問“為何好好的刀具要進(jìn)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(shí),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(dá)到提高刀具的目的。這其實(shí)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(jī),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(huì)經(jīng)過砂輪刃磨,但是刃磨加工會(huì)造成不同程度的微觀缺口。這就導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行高速切削的同時(shí)微觀缺口會(huì)極易擴(kuò)展,從而加快刀具的磨損和損壞。現(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(yán)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(huì)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(huì)導(dǎo)致刀具磨損,加工工件的表面也會(huì)變得粗糙。經(jīng)鈍化處理后,刀具的刃口會(huì)變得很光滑,崩刃現(xiàn)象也會(huì)相應(yīng)減少,工件表面光潔度也會(huì)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(shí)現(xiàn)更連貫的的切削加工。
數(shù)控機(jī)床的刀具在經(jīng)過鈍化拋光后,表面會(huì)留下許多小孔,在加工時(shí)這些小孔可以吸附更多的切削液,使得切削時(shí)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(gè)“蟻穴”雖小,卻影響刀具性能和壽命這個(gè)“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(jì)和技術(shù)兩個(gè)方面都是可行的、有效的,進(jìn)一步推動(dòng)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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