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刀具及夹具选用的基础知识

数控产品网 www.cncproduct.com   2013-08-27   来源:网络转载   阅读:1086次

      在长期的生产和使用加工中心的过程中得出我们所知道的加工中心所用的刀具是由通用刀具(又称工作头或刀头)和与加工中心主轴前端锥孔配套的刀柄等组成。在应用中,要根据加工中心机床的要求、夹具的要求、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具。刀具选择总的原则是:刀具的安装和调整方便,刚性好,耐用度和精度高。在保证安全和满足加工要求的前提下,刀具长度应尽可能短,以提高刀具的刚性。
      在加工中心机床上,各种刀具分别装在刀库中,按程序的规定进行自动换刀。因此必须采用标准刀柄,以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的刀具能迅速、准确地装到机床主轴上。编程人员应充分了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围,以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。
      加工中心机床所用的刀具必须适应加工中心高速、高效和自动化程度高的特点,其刀柄部分要联接通用刀具并装在机床主轴上,由于加工中心类型不同,其刀柄柄部的型式及尺寸不尽相同。JT(ISO7388)表示加工中心机床用的锥柄柄部(带有机械手夹持槽),其后面的数字为相应的ISO锥度号,如50、45、和40分别代表大端直径为69.85、57.15和44.45毫米的7:24锥度。ST(ISO297)表示一般数控机床用的锥柄柄部(没有机械手夹持槽),数字意义与JT类相同。BT(MAS403)表示用于日本标准MAS403的带有机械手夹持槽联接。
       加工中心刀具的刀柄分为整体式工具系统和模块式工具系统两大类。模块式工具系统由于其定位精度高,装卸方便,连接刚性好,具有良好的抗振性,是目前用得较多的一种型式,它由刀柄、中间接杆以及工作头组成。它具有单圆柱定心,径向销钉锁紧的联接特点,它的一部分为孔,而另一部分为轴,两者之间进行插入连接,构成一个刚性刀柄,一端和机床主轴连接,另一端安装上各种可转位刀具便构成一个工具系统。根据加工中心类型,可以选择莫氏及公制锥柄。中间接杆有等径和变径两类,根据不同的内外径及长度将刀柄和工作头模块相联接。工作头有可转位钻头、粗镗刀、精镗刀、扩孔钻、立铣刀、面铣刀、弹簧夹头、丝锥夹头、莫氏锥孔接杆、圆柱柄刀具接杆等多种类型。可以根椐不同的加工工件尺寸和工艺方法,按需要组合成铣、钻、镗、铰、攻丝等各类工具进行切削加工。通用刀具根据制造所用的材料可分为以下几种:(1)高速钢刀具;(2)硬质合金刀具;(3)金刚石刀具;(4)其他材料刀具,如陶瓷刀具等。
     刀具的切削过程是非常复杂的,影响因素很多。在铣削加工时,刀具材料的性能、刀具类型、刀具几何参数、切削速度、切削深度和进给量等都影响切削力,从而影响整个工艺系统,最终影响加工精度和质量。在加工中心机床上进行加工,其主轴转速比普通机床的主轴转速一般至少要高1到2倍,因此,在加工中心上进行铣加工,选取刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。
      平面铣削应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般采用二次走刀,第一次走刀最好用端铣刀粗铣,沿工件表面连续走刀。选好每次走刀的宽度和铣刀的直径,使接痕不影响精铣精度。因此,加工余量大又不均匀时,铣刀直径要选小些。精加工时,铣刀直径要选大些,最好能够包容加工面的整个宽度。在实际工作中,平面的半精加工和精加工,一般用可转位密齿面铣刀,可以达到理想的表面加工质量,甚至可以实现以铣代磨。密布的刀齿使进给速度大大提高,从而提高切削效率。精切平面时,可以设置2到4个刀齿。
     可转位螺旋立铣刀适用于高效率粗铣大型工件的台阶面、立面及大型槽的加工。如更换不同牌号的刀片,可加工钢、铸铁、铸钢、耐热钢等多种材料。
      硬质合金螺旋齿立铣刀是一种用于加工铸铁、钢件、有色金属的精加工刀具,刀片一般为焊接式。
       镶硬质合金刀片的端铣刀和立铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。为了提高槽宽的加工精度,减少铣刀的种类,加工时采用直径比槽宽小的铣刀,先铣槽的中间部分,然后再利用刀具半径补偿(或称直径补偿)功能对槽的两边进行铣加工。
       铣削盘类零件的周边轮廓一般采用立铣刀。所用的立铣刀的刀具半径一定要小于零件内轮廓的最小曲率半径。一般取最小曲率半径的0.8到0.9倍即可。零件的加工高度(Z方向的吃刀深度)最好不要超过刀具的半径。若是铣毛坯面时,最好选用硬质合金波纹立铣刀,它在机床、刀具、工件系统允许的情况下,可以进行强力切削。
      加工中心上用的立铣刀一般有三种形式:球头刀(R=r)、端铣刀(r=0)和R刀(r)(有的称为“牛鼻刀”),其中R为刀具的半径、r为刀角半径。刀具参数中还有刀杆长度L和刀刃长度l。

CncProduct.Com(编辑:小朱)
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