加工中心所用的刀具是由通用刀具(又稱工作頭或刀頭)和與加工中心主軸前端錐孔(kǒng)配套的(de)刀柄等組成(chéng)。在應用中,要根據加工中心(xīn)機床的要(yào)求、夾具的要求、工(gōng)件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因(yīn)素正確選用刀具。刀具選擇總的原則是:刀具的安裝和調整方便,剛性好,耐用度和精度高(gāo)。在保證安全和(hé)滿足加工要求的前(qián)提下,刀具長(zhǎng)度應盡可能短,以提高刀具的剛性。
在加(jiā)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動換刀(dāo)。因此必須采用標準刀柄,以便(biàn)使鑽、鏜、擴、銑削等工序用的(de)刀具(jù)能迅速、準確地裝到機床主軸(zhóu)上。編程人員應充分了解機床上所用刀柄(bǐng)的結構尺寸、調整方法以及(jí)調整範圍(wéi),以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。
加工中心(xīn)機床所用的(de)刀具必須(xū)適應(yīng)加工(gōng)中心高速、高效和自動化程度高的特點,其(qí)刀柄部分要(yào)聯接通用刀具並裝在機床主軸(zhóu)上,由於加工中心類型不同,其刀(dāo)柄柄部的型式及(jí)尺寸不盡相同。JT(ISO7388)表示加工中心機床用的錐柄柄部(帶有機(jī)械手夾持槽),其後麵的數字為相應的(de)ISO錐度(dù)號,如50、45、和40分別代表大端直徑為69.85、57.15和44.45毫米的(de)7:24錐度。ST(ISO297)表示一(yī)般數控機床用的錐柄柄部(bù)(沒有機械手夾(jiá)持槽(cáo)),數字意義與(yǔ)JT類相同。BT(MAS403)表示用於日本標(biāo)準MAS403的帶有機械手夾持槽聯接。
加工中(zhōng)心刀具的刀柄分為整體(tǐ)式工具係統和模塊式工具係統兩大類。模塊式工具係統由於其定位精度高(gāo),裝卸方便,連接(jiē)剛性好,具有良好的抗振性,是目前用得較多的一種型式,它由刀柄、中間接杆以及工作頭(tóu)組成。它具有單圓柱定心,徑向銷釘鎖緊的(de)聯接(jiē)特(tè)點,它的(de)一部分為孔,而另一部分為軸,兩者之間進行插入(rù)連接,構成一個剛性(xìng)刀柄,一端和機床主軸(zhóu)連接,另一端安裝上各種可轉位刀具(jù)便構成一個工具係統。根據(jù)加工中心類型,可以選擇莫氏(shì)及公製錐柄。中間接杆有等徑和變徑兩類,根據不同的內外(wài)徑及長度將刀柄和工作頭(tóu)模塊相聯接。工作頭有可轉位鑽頭、粗鏜刀、精(jīng)鏜刀(dāo)、擴孔鑽、立銑刀、麵銑刀、彈簧夾頭、絲錐夾頭、莫氏錐孔接杆、圓柱柄刀具接杆等多種類(lèi)型。可以根椐(jū)不同的加工工件尺寸和工藝方法,按需要組合成銑、鑽(zuàn)、鏜、鉸、攻絲等各類工具進行切削加工。通用刀具根據製造所用的材(cái)料可分為以下幾種:(1)高速鋼刀具;(2)硬質合金刀具;(3)金剛石刀具;(4)其他(tā)材料刀具,如陶瓷刀具(jù)等。
刀具的切削過程是非常複雜的,影響因素很多。在(zài)銑削加工時,刀具材料的性能、刀具類(lèi)型、刀具幾(jǐ)何參數、切削速度、切削深度和進(jìn)給量等都(dōu)影響切削力,從而影響整個工藝係統,最終影響加(jiā)工精度和質量。在加工中(zhōng)心機床上進行加工,其主軸轉速比普(pǔ)通機床的主軸轉(zhuǎn)速一般至少(shǎo)要高1到2倍,因(yīn)此,在加工(gōng)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寸相適應。
平(píng)麵銑(xǐ)削應選用不重磨硬(yìng)質合金端銑刀或立銑刀。一(yī)般采用二次走刀,第一次走刀最好用端銑刀粗銑,沿工件(jiàn)表麵連續走刀。選好每次走刀的寬度和銑刀的直徑,使接痕不影響精銑精度。因此,加工餘量大又不均(jun1)勻時,銑刀直徑要(yào)選小些。精加工時,銑刀(dāo)直徑(jìng)要選(xuǎn)大些,最好能夠(gòu)包容加工麵的整(zhěng)個寬度。在實際工作中,平麵的半精加工和精加工,一(yī)般用可轉位密齒麵銑刀,可以達(dá)到理想的表麵加工質量,甚至可以實現以銑代磨。密布的刀齒使進給速度大大提高,從而提高切削(xuē)效率。精切平麵時,可以設(shè)置2到4個刀齒。
可(kě)轉位(wèi)螺(luó)旋立銑刀適用於高效率粗銑大型工件的台(tái)階麵、立麵及大型槽的加工。如更換不同(tóng)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於加工鑄鐵(tiě)、鋼件、有色金屬的精加工刀具,刀片一般為焊接式。
鑲(xiāng)硬質合金刀(dāo)片的端銑刀和立銑刀主要用於加工凸台、凹槽和箱(xiāng)口麵。為了提高槽寬的加工精度,減少銑刀的種類,加工時采用直徑比槽寬小的銑(xǐ)刀,先銑(xǐ)槽的中間部分,然後再利用刀具半徑補償(或稱直徑補償)功能對槽的兩邊進行銑加工。
銑削盤類零件(jiàn)的周邊輪廓一般采用立銑刀。所用的立銑刀的刀具半徑一定要(yào)小於零件內輪廓的最小曲率半徑(jìng)。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)最好不要超過刀具的半徑。若是銑毛坯(pī)麵時,最好選用硬質合金波紋立(lì)銑刀,它在機床、刀具、工件係統允許的情況下,可以(yǐ)進行強力切削。
加工中心上用的立(lì)銑(xǐ)刀(dāo)一般有三種形式:球頭刀(R=r)、端銑刀(r=0)和R刀
加工空間曲麵和變斜角輪廓外形時,由於球頭刀具的球麵端部切削(xuē)速度為零,而且在走刀時,每兩行刀位之間,加(jiā)工表(biǎo)麵不可能(néng)重疊,總存在沒有(yǒu)被加工去(qù)除的部(bù)分,每兩行刀位之間(jiān)的距(jù)離越大,沒(méi)有被加(jiā)工去除的部分就越多,其高度(通常稱為“殘留高度”) 就越高,加(jiā)工出來的表麵與理論表麵的誤差就越大,表麵質量也就越差。加工精度要求越高,走刀(dāo)步長和切削行距(jù)越小,編(biān)程效率越低。因此,應(yīng)在滿足加工精度要求(qiú)的前提下,盡量加大走刀步長和行距,以提高編程和加工效率。而(ér)在(zài)兩軸及兩軸半加工中,為提高效率,應盡量采用端銑刀,由於相同的(de)加工參數,利用球頭刀加工會留下較大(dà)的殘留高度。因此,在保證(zhèng)不發生幹涉和工件不被過切的前提下,無論(lùn)是曲(qǔ)麵的粗(cū)加工還是精加工,都應優先選擇平頭刀或R刀(帶圓角的立銑刀)。不過,由於平頭立銑(xǐ)刀和球頭刀的加工效果是明顯不同的,當曲麵形狀複雜(zá)時,為了避(bì)免幹涉,建議使用球頭刀,調整(zhěng)好加工參數(shù)也可以達到較好的加工效果(guǒ)。在選擇(zé)刀刃(rèn)長度和刀杆長度時,應(yīng)考慮(lǜ)機床的(de)情況及(jí)零件的尺寸是否會幹(gàn)涉。在可能的情況下,應盡量選短一些(xiē),以提高(gāo)刀(dāo)具的剛度。
鑽孔時,要用中心鑽打中心孔,用以引正鑽頭。先用較小的鑽頭鑽(zuàn)孔至所需深度Z,再用(yòng)較大的鑽頭進行鑽孔,最(zuì)後用所需(xū)的鑽頭(tóu)進行加工,以保證孔的精度。在進行較深的孔加工時,特別要注意(yì)鑽頭的冷卻和排屑問題,一般利用深孔鑽削循環指令(lìng)G83進行編程,可以工進一(yī)段後,鑽頭(tóu)快速退出工件進行排屑和冷卻,再工進(jìn),再(zài)進行冷卻和排屑(xiè)直至孔深鑽削完成(chéng)。若工件為鑄件,則不(bú)能使用冷卻液。
在選用刀具進行編程時,應注意區分刀尖和刀心,兩者均是刀具的對稱軸上的(de)點,其間差一個刀角半徑。
實際應用時(shí),要規定刀(dāo)具的(de)結構尺寸,在刀具裝到機床上之(zhī)前,應根據編程時確定的參數,在機外的預調裝置中(zhōng)調整到所(suǒ)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(dāng)前銑刀名 為當前銑(xǐ)刀的名稱(chēng),用於刀具標識和列(liè)表,刀具名是唯一(yī)的。通過下拉(lā)列表,可以顯示刀具庫中的所有刀具,並可在列表中選(xuǎn)擇當前刀具。
(2)刀具號 刀具安裝在加工中心機(jī)床的刀具庫中的刀位號。用於後置處理的自動(dòng)換刀指令。刀具號唯一(yī)。
(3)刀具補償號 刀具(jù)補償值的序列號,其值可以與刀具號不一致。
(4)刀具半徑 刀具的半徑值。該參數用於確定刀具(jù)半(bàn)徑補(bǔ)償的量。