數(shù)控刀具和切削用量的使用

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1、數(shù)控刀具和切削用量的使用 專業(yè)：機(jī)械制造及自動(dòng)化 班級(jí)： 姓名： 關(guān)鍵詞 刀具 ;加工； 刀具及切削用量的確定在數(shù)控加工中的合理選用 摘要：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 加工的效率， 而且直接影響加工質(zhì)量。 本文從數(shù)控加工中刀具的分類與特點(diǎn)入手， 分類說明 在數(shù)控自動(dòng)編程中，刀具合理選用的重要意義。 關(guān)鍵詞：刀具；編程；數(shù)控加工；合理選用 當(dāng)今，幾乎所有的 CAD/CAM 軟件包都提供自動(dòng)編程的功能，這些軟件一般在編 程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問題， 如刀具選擇、 加工路徑規(guī)劃、 切削用量設(shè)定等，編程人 員只需設(shè)置有關(guān)的參數(shù)， 就可

2、以自動(dòng)生成 NC 程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床加工完成。 顯然， 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(duì)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)控技術(shù)加工的特點(diǎn)，正確選擇刀具及切削用量。 一、數(shù)控加工常用刀具的種類及特點(diǎn) 數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控加工的高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。包括通用 刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄（刀柄要聯(lián)結(jié)刀具并安裝在機(jī)床動(dòng)刀頭上）。 1. 數(shù)控刀具的分類方法 根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為整體式、 鑲嵌式、 特殊型式 （如復(fù)合式刀具、 減震式刀具等） 若采用焊接或

3、機(jī)夾式聯(lián)結(jié)， 機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種； 根據(jù)刀具的材料可分為高 速鋼刀具、 硬質(zhì)合金刀具、 金剛石刀具、 其他材料刀具 （如立方氮化硼刀具、 陶瓷刀具等） 按切削工藝上可分為車削刀具 （分外圓、 內(nèi)孔、 螺紋、 切割刀具等） 、 鉆削刀具 （包括鉆頭、 絞刀、絲錐等）、鏜削刀具、銑削刀具等。為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具耐用、穩(wěn)定、易調(diào)、可 換等的要求，近幾年機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應(yīng)用，在數(shù)量上達(dá)到整個(gè)數(shù)控刀具的 30%?40% ,金屬切除量占總數(shù)的 80%?90%。 2. 數(shù)控刀具與普通機(jī)床上所用刀具相比，主要有以下特點(diǎn)： （ 1 ）剛性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗

4、振及熱變形??；（ 2 ）互換性好， 便于快速換刀；（ 3 ）壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；（ 4 ）刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少 換刀調(diào)整時(shí)間；（ 5 ）刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇迹岳谇行嫉呐懦?；?6 ）系列化、標(biāo) 準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理。 3.數(shù)控加工刀具的選擇 刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工 件材料、加工工序、 切削用量以及其他相關(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。 注意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

5、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(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金銑刀；加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)， 選高速鋼立銑刀； 加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)， 可選取鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀； 對(duì)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(jìn)行自由曲面 （模具 ）加工時(shí)， 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)先選擇平頭刀。 在加

6、工中心上，各種刀具分別裝在刀庫(kù)上，按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和換刀。因 此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄，以便使鉆、鏜、擴(kuò)、銑等工序的標(biāo)準(zhǔn)刀具，迅速、準(zhǔn)確地裝到機(jī)床主 軸或刀庫(kù)上去。 編程人員應(yīng)了解機(jī)床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、 調(diào)整方法及調(diào)整范圍， 以便在 編程時(shí)確定刀具的經(jīng)向和軸向尺寸。 在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過程中，由于刀具的刃磨、測(cè)量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn) 行，占用輔助時(shí)間較長(zhǎng)，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： （ 1 ） 盡量減少刀具數(shù)量；（ 2）一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工步驟；（ 3 ）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）；（ 4 ）先

7、銑后鉆；（ 5 ）先進(jìn)行 曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；（ 6 ）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。 二、加工過程中切削用量的確定 1. 合理選擇切削用量的原則 粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，同時(shí)也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工 和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng) 根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。 2. 具體要考慮的因素 3. 1 ）切削深度 t 。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下， t 就等于加工余量， 這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。 為了保證零件的加工精度和表面粗糙度， 一般應(yīng)留

8、一定的 余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。（ 2 ）切削寬度 L 。一般 L 與 刀具直徑 d 成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過程中，一般 L 的取值范 圍為：L= （0.6?0.9） do （3）切削速度V。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系， 如用立銑刀銑削合金鋼時(shí)， V 可采用 8m/min 左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí)， V 可選用 20m/min 以上。（ 4）主軸轉(zhuǎn)速 n（r/min） 。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度 V 來選定。 計(jì)算公式為： V=n nd/1000 。數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速倍調(diào)（倍率）開關(guān)， 可

9、在加工過程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。（ 5 ）進(jìn)給速度 VF 。 VF 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。 VF 的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表 面粗糙度要求低時(shí)， VF可選擇得大些。在加工過程中， （轉(zhuǎn)第069頁(yè)）（接轉(zhuǎn)第070頁(yè)）Vf也 可通過機(jī)床控制面板上的倍調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整， 但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給 系統(tǒng)性能的限制。 三編程中細(xì)節(jié)問題處理 1 、注意 G04 的合理使用 G04 為暫停指令，其作用是刀具在一個(gè)指令的時(shí)間內(nèi)暫停止加工。該指令由于不做實(shí) 際的切削運(yùn)動(dòng)， 常常被忽略。 但它在對(duì)于保證加工精度及在切槽、 鉆孔改變

10、運(yùn)動(dòng)等方面都有 很好的好處，常用于以下幾種情況 1 ）切槽、鉆孔時(shí)為了保證槽底、孔底的的尺寸及粗糙度應(yīng)設(shè)置 G04 命令。 （ 2 ）當(dāng)運(yùn)行方向改變較大時(shí)，應(yīng)在該改變運(yùn)行方向指令間設(shè)置 G04 命令。 （ 3 ）當(dāng)運(yùn)行速度變化很大時(shí)應(yīng)在其運(yùn)行指令改變時(shí)設(shè)置 G04 命令。 （ 4 ）利用 G04 進(jìn)行斷削處理，根據(jù)粗加工的切削要求，可對(duì)以連續(xù)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分 段加工安排，每相鄰加工段中間用 G04 指令將其隔開。加工時(shí)，刀具每進(jìn)給一段后，即安 排所設(shè)定較短的延時(shí)時(shí)間（ 0.5 秒）實(shí)施暫停，緊接著在進(jìn)給一段，直至加工結(jié)束。其分段 數(shù)的多少，視斷削要求而定，當(dāng)斷削不夠理想時(shí)，要增

11、加分段數(shù)。 2、粗精加工分開編程 為了提高零件的精度并保證生產(chǎn)效率，車削工件輪廓的最后一刀，通常由精車刀來連 續(xù)加工完成，因此，粗精加工應(yīng)分開編程。并且，刀具的進(jìn)、退位置要考慮妥當(dāng)，盡量不要 在連續(xù)的輪廓中切入切出或換刀及停頓， 以免因切削力的突然變化而造成彈性變形， 致使光 滑連接的輪廓上產(chǎn)生劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。 3 、 編程時(shí)常取零件要求尺寸的中值作為編程尺寸依據(jù)。 如果遇到比機(jī)床所規(guī)定的最小 編程單位還要小的數(shù)值時(shí)，應(yīng)盡量向其最大實(shí)體尺寸靠攏并圓整。如圖紙尺寸為 ?80+00 、 026 則編程時(shí)寫 X80.013 。 4、編程時(shí)盡量符合各點(diǎn)重合的原則。也就是說，編程的原點(diǎn)要和設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)、對(duì)刀點(diǎn) 的位置盡量重合起來，減少由于基準(zhǔn)不重合所帶來的加工誤差。 5、巧利用切斷刀倒角。對(duì)切斷面帶一倒角的零件，在批量車削加工中比較普遍，為了 便于切斷并避免掉頭倒角， 可巧利用切斷刀同時(shí)完成車倒角和切斷兩個(gè)工序， 效果較好。 同 時(shí)切刀有兩個(gè)刀尖，在編程中要注意使用哪個(gè)刀尖及刀寬問題，防止對(duì)刀加工時(shí)出錯(cuò)。 總之，數(shù)控車床的編程總原則是先粗后精、先進(jìn)后遠(yuǎn)、先內(nèi)后外、程序段最少、走刀 路線最短，這就要求我們?cè)诰?