硬質(zhì)合金刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。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、耐用度和精度高。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,平面零件周邊輪廓的加工,常采用立銑刀;銑削平面時,應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀;加工凸臺、凹槽時,選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔時,可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀;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、錐形銑刀和盤形銑刀。
在進行自由曲面(模具)加工時,由于球頭刀具的端部切削速度為零,因此,為保證加工精度,切削行距一般采用頂端密距,故球頭常用于曲面的精加工。而平頭的刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀,因此,只要在保證不過切的前提下,無論是曲面的粗加工還是精加工,都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭的刀。另外,刀具的耐用度和精度與刀具價格關(guān)系極大,必須引起注意的是,在大多數(shù)情況下,選擇好的刀具雖然增加了刀具成本,但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高,則可以使整個加工成本大大降低。
在加工中心上,各種刀具分別裝在刀庫上,按程序規(guī)定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄,以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具迅速、準(zhǔn)確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應(yīng)了解機床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍,以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。
前角在正交平面內(nèi)測量的前刀面與基面間的夾角。機械刀具前刀面在基面之下時為正前角,刀具前刀面在基面之上時為負(fù)前角。前角一般在-5°~ 25°之間選取。前角選擇的原則:前角的大小主要解決刀頭的堅固性與鋒利性的矛盾。因此首先要根據(jù)加工材料的硬度來選擇前角。加工材料的硬度高,前角取小值,反之取大值。其次要根據(jù)加工性質(zhì)來考慮前角的大小,粗加工時前角要取小值,精加工時前角應(yīng)取大值?;驹瓌t是:塑性越大的金屬前角越大,像鑄鐵這類幾乎沒塑性的前角要取到負(fù)值
后角在正交平面內(nèi)測量的主后刀面與切削平面間的夾角。后角不能為零度或負(fù)值,一般在6°~12°之間選取。后角選擇的原則:首先考慮加工性質(zhì)。精加工時,后角取大值,粗加工時,后角取小值。其次考慮加工材料的硬度,加工材料硬度高,主后角取小值,以增強刀頭的堅固性;反之,后角應(yīng)取小值。
主偏角在基面內(nèi)測量的主切削刃在基面上的投影與進給運動方向的夾角。主偏角一般在30°~ 90°之間選取。主偏角的選用原則:首先考慮車床、夾具和刀具組成的車工工藝系統(tǒng)的剛性,如車工工藝系統(tǒng)剛性好,主偏角應(yīng)取小值,這樣有利于提高車刀使用壽命和改善散熱條件及表面粗造度。其次要考慮加工工件的幾何形狀,當(dāng)加工臺階時,主偏角應(yīng)取90°,加工中間切入的工件,主偏角一般取60
機械刀具在拉削和鉸削加工中的應(yīng)用
在拉削加工中,一般采用復(fù)合式漸開線跳齒內(nèi)孔超硬材料拉刀加工工件孔,其優(yōu)點主要有兩點:其一是花鍵刃開側(cè)隙的刀齒結(jié)構(gòu)和合理的跳齒排布方式, 保證了拉刀的制造質(zhì)量,而且其制造工藝不復(fù)雜,成本與普通的復(fù)合式漸開線拉刀相比也沒有太多差別。其二是這種加工方式保證了工件內(nèi)孔各形面間的同軸度,在后續(xù)加工工序中,可以統(tǒng)一選用小徑圓面為定位基準(zhǔn), 從而使得后序檢驗心軸和定位心軸的制作簡化了許多,同時也保證了各加工表面的位置精度。
在硬鑄件小孔或淬硬鋼的鉸削加工中,PCBN 電鍍鉸刀應(yīng)用十分廣泛。這類鉸刀以9CrSi 或42HRC 的45# 鋼作為基體,具有切削和前后導(dǎo)向部分。其基體設(shè)計要十分合理,且制造精度要求很高,切削部分要比前導(dǎo)向部分大0.04mm,工件孔深要小于切削區(qū)長度,切削區(qū)長度要比后導(dǎo)向長度略小。例如,某工廠加工直徑大約為12mm 的淬火鋼工件, 其硬度為45HRC,底部尺寸大約為12mm,加工要求孔的圓柱度為0.005mm,表面粗糙度為0.2μm。這個時候一般選用的是一組5 把電鍍CBN 鉸刀來進行加工。有些發(fā)動機制造廠用PCBN 或PCD 電鍍鉸刀珩鉸汽缸體的主軸承孔來代替珩磨,這種做法使工作效率提高了數(shù)倍,且加工成品質(zhì)量穩(wěn)定。
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