加工中心所用的刀具(jù)是由通用刀具(又稱工作頭或刀(dāo)頭(tóu))和與加(jiā)工中(zhōng)心主軸前端錐孔配套的刀柄等組成。在應用中,要根(gēn)據加工中心機床的要求(qiú)、夾具的要求、工件材料的性能、加工工序(xù)、切削用量以及其(qí)它相(xiàng)關因素正確選用刀具。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要求(qiú)的前提下,刀具長度應盡可能短,以提高刀具的剛性。
在加工中心機床上,各種刀具分別裝在刀庫中,按程序的規定進行自(zì)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、準確地裝到機床主軸上。編程人員應充分了(le)解機床上所用刀柄的結構尺寸(cùn)、調整方法以及調整範圍,以便在編程時確(què)定刀具的徑向和(hé)軸向尺寸。
加工(gōng)中心機床所用的刀具必須適應加工中心高(gāo)速、高效和自(zì)動(dòng)化(huà)程度高的特點,其刀柄部分要聯接通用刀具並裝(zhuāng)在機床主軸上,由於(yú)加工中心類型不同,其刀柄柄部的型式及(jí)尺寸不盡相同。JT(ISO7388)表示(shì)加工中心機床用的錐柄柄部(帶有機械手夾持槽),其後麵的(de)數字為相應的ISO錐度號,如50、45、和40分別代(dài)表大端直徑為69.85、57.15和44.45毫米的7:24錐度。ST(ISO297)表示一般數(shù)控機床用的錐柄(bǐng)柄(bǐng)部(沒有機械手夾持槽(cáo)),數字意義與JT類相同。BT(MAS403)表示用於日本標準MAS403的帶有(yǒu)機械手夾持槽聯接。
加工中心刀具的刀柄分為整(zhěng)體式工具係統(tǒng)和模塊式工具係(xì)統兩大(dà)類。模塊式工具係(xì)統(tǒng)由於其定位精度高,裝卸方便,連接剛性好,具有良好的抗振性,是(shì)目前用得較多的一(yī)種型式,它由刀(dāo)柄、中間接杆以及工作頭組成。它具有單圓(yuán)柱定心,徑向銷釘(dìng)鎖緊(jǐn)的聯接特點,它的一部分為孔,而(ér)另一部分為軸,兩者之間進行插入(rù)連接,構成一(yī)個剛性刀柄,一端和機(jī)床主軸連接,另一端安裝上各種可轉位刀具便構成一個工具係統。根據加工中心類型(xíng),可以選擇莫氏(shì)及公製錐柄(bǐng)。中間(jiān)接杆有等徑和變徑兩類,根據不同的內外徑及(jí)長度將刀柄和工作(zuò)頭模(mó)塊相聯接。工作頭有可轉位(wèi)鑽頭、粗鏜刀、精鏜刀、擴(kuò)孔鑽(zuàn)、立銑刀、麵銑刀、彈簧夾頭、絲錐夾頭、莫氏錐孔接杆、圓(yuán)柱柄(bǐng)刀具接杆等多種類型。可(kě)以根椐不同的加工工(gōng)件尺寸和工(gōng)藝方法,按需要組合成銑、鑽、鏜、鉸、攻絲等各類工具進行切削加工。通用刀具根據製(zhì)造所用的材料可分(fèn)為以下幾種:(1)高速鋼刀(dāo)具;(2)硬質合金刀(dāo)具;(3)金剛石刀具;(4)其他材料刀具(jù),如陶瓷刀具等。
刀具的切削過程是非(fēi)常複雜的,影(yǐng)響因素很多。在銑削加工(gōng)時,刀具材(cái)料的性(xìng)能(néng)、刀具類型、刀具幾何參數、切削(xuē)速度、切削深度和進給量(liàng)等都影響切削(xuē)力,從而影響整個工藝係統,最終影響加工精度和質量(liàng)。在加工中(zhōng)心(xīn)機床上進行加工,其主軸轉速比普通機床(chuáng)的主軸轉速一般至少要高(gāo)1到2倍,因此,在加工中心上進行銑加工,選取刀具時,要使刀具的尺寸與被加工工件的表麵尺(chǐ)寸相適應。
平麵銑削應選用不重磨硬質合(hé)金端銑刀或立銑刀。一般采用二(èr)次走刀(dāo),第一次走刀最好用端銑刀粗銑,沿工件表麵連續走刀。選好每次走刀的寬度和銑(xǐ)刀的(de)直徑,使(shǐ)接痕不影響精銑精(jīng)度。因此,加(jiā)工餘量大(dà)又不均勻時,銑刀直徑要選小些。精加工時,銑刀直徑要選大些,最好能夠包容加工麵的整個寬度。在(zài)實際(jì)工作中,平麵的半精加工和精加工,一(yī)般用(yòng)可轉位密齒(chǐ)麵銑刀,可以達到理想的表麵加工質量,甚至可以實現以銑代磨。密布的刀齒(chǐ)使進給速度大大提高,從而提高切削效率。精切平麵時,可以設置(zhì)2到4個刀齒。
可轉位螺旋立銑刀適用於高效率粗銑大型工件(jiàn)的台階麵、立麵及大型槽的加工(gōng)。如更(gèng)換不同牌號的刀片,可(kě)加工鋼、鑄鐵、鑄鋼、耐熱鋼等多種材料。
硬質合金螺旋齒立銑刀是一種用(yòng)於加工鑄鐵、鋼件、有色金屬的精加工(gōng)刀具,刀片一般為焊接式。
鑲硬質合金(jīn)刀片的端銑刀和立銑刀主要用於加工凸台、凹槽和箱口麵。為了提高槽寬的加工精度,減少銑刀的種類,加工時(shí)采用直徑(jìng)比槽寬(kuān)小的銑刀,先銑槽(cáo)的中間部分,然後再利用刀具半徑補(bǔ)償(或稱直徑補償)功能對槽的兩邊(biān)進行銑加工。
銑削盤類零件的周邊輪廓一般(bān)采用立銑(xǐ)刀。所用的立銑刀的刀具半(bàn)徑一定要小於(yú)零件(jiàn)內輪廓(kuò)的最小曲率半徑。一般取最小曲率半徑的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(dāo)具的(de)半(bàn)徑。若是銑毛(máo)坯麵時,最好(hǎo)選用硬質合金波紋立銑刀,它在機床、刀具、工件係統允(yǔn)許的情(qíng)況下,可以(yǐ)進行強力切削。
加工(gōng)中心(xīn)上用的立銑刀一般有三種形式:球頭刀(R=r)、端(duān)銑刀(r=0)和R刀(dāo)
加工空間曲麵和變斜角輪(lún)廓外形時,由於球頭刀具的球麵端部切削(xuē)速度為零,而(ér)且在走刀時,每(měi)兩行刀位之間,加工表麵不可能重疊(dié),總(zǒng)存在沒有被加工去除的部分,每兩行刀位之(zhī)間的距離越大,沒有被加工去除的部分就越多,其高度(通常稱為(wéi)“殘留高度”) 就越高,加(jiā)工出來的表麵與理論(lùn)表(biǎo)麵(miàn)的誤差就越大,表麵質量(liàng)也就越差。加工精度要求越高,走刀步長和切(qiē)削行距越小,編程效率(lǜ)越低。因此(cǐ),應在滿足加工精度要求的前提下,盡量加大(dà)走刀步長和行距,以提高編程和(hé)加(jiā)工效(xiào)率。而在兩軸及兩軸(zhóu)半加工(gōng)中,為提高效率,應盡量(liàng)采用端銑刀,由於相同的加工參數,利用球頭刀(dāo)加工會留下較大的(de)殘留高度。因此,在保證不(bú)發生幹涉和工件不被過(guò)切的前提下,無論是曲麵的粗加工還是精加(jiā)工,都應優先選擇平頭刀或R刀(帶圓角的立銑(xǐ)刀)。不過(guò),由於平頭立銑刀和球頭刀的加工效果(guǒ)是(shì)明顯不同(tóng)的,當曲麵形狀複雜時,為了避免(miǎn)幹涉(shè),建議使用球頭(tóu)刀,調整好加工參數也可以達到較好的(de)加工效果。在選(xuǎn)擇(zé)刀(dāo)刃長(zhǎng)度和刀(dāo)杆長度時,應考慮機床的情況及零件的尺寸是否會幹涉。在可能的情況下,應盡量選短一些,以提高刀具的(de)剛度。
鑽孔時,要用中心鑽打中心孔(kǒng),用以引正鑽頭。先用較(jiào)小的鑽(zuàn)頭鑽孔至所需深度Z,再用較大的鑽頭進行鑽孔,最後用所需的鑽(zuàn)頭進行加工,以保證孔的精度。在進行(háng)較深的孔加工時,特別要注意鑽頭的冷卻和排(pái)屑問題(tí),一(yī)般利用(yòng)深孔鑽削循環指令G83進行編程,可以工進一段後,鑽頭快速退出工件進行排屑和冷卻(què),再工(gōng)進,再進行(háng)冷卻和排屑直至孔深鑽削完成。若工件(jiàn)為鑄件,則不能使用冷(lěng)卻液。
在選用刀具進行(háng)編程時,應注意區分刀(dāo)尖和刀心,兩者均是(shì)刀具的對稱軸上的點,其間差一個(gè)刀角半(bàn)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(gēn)據編程時確定的參數,在機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(yú)刀具標識(shí)和列表,刀具名是唯一的。通過下拉列表(biǎo),可以(yǐ)顯示刀具庫(kù)中的所有刀具,並(bìng)可在列表中選(xuǎn)擇當前(qián)刀具。
(2)刀具號 刀(dāo)具(jù)安裝在加工中心機床的刀具庫中的刀位(wèi)號。用於後置處理的自動換刀指令。刀具號唯一。
(3)刀具補償號 刀具補償(cháng)值的序列號,其值可以與刀具號不一(yī)致。
(4)刀具半徑 刀具的半徑值。該參數(shù)用於確定刀具半徑補償的量。