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)：機械制造及自動化 班級： 姓名： 關鍵詞 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容，它不僅影響數(shù)控 加工的效率， 而且直接影響加工質量。 本文從數(shù)控加工中刀具的分類與特點入手， 分類說明 在數(shù)控自動編程中，刀具合理選用的重要意義。 關鍵詞：刀具；編程；數(shù)控加工；合理選用 當今，幾乎所有的 CAD/CAM 軟件包都提供自動編程的功能，這些軟件一般在編 程界面中提示工藝規(guī)劃的有關問題， 如刀具選擇、 加工路徑規(guī)劃、 切削用量設定等，編程人 員只需設置有關的參數(shù)， 就可

2、以自動生成 NC 程序并傳輸至數(shù)控機床加工完成。 顯然， 數(shù)控 加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的， 這與普通機床加工形成鮮明 的對比， 同時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， 在編程時充分 考慮數(shù)控技術加工的特點，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 數(shù)控加工刀具必須適應數(shù)控加工的高速、高效和自動化程度高的特點。包括通用 刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄（刀柄要聯(lián)結刀具并安裝在機床動刀頭上）。 1. 數(shù)控刀具的分類方法 根據(jù)刀具結構可分為整體式、 鑲嵌式、 特殊型式 （如復合式刀具、 減震式刀具等） 若采用焊接或

3、機夾式聯(lián)結， 機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種； 根據(jù)刀具的材料可分為高 速鋼刀具、 硬質合金刀具、 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。為了適應數(shù)控機床對刀具耐用、穩(wěn)定、易調、可 換等的要求，近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用，在數(shù)量上達到整個數(shù)控刀具的 30%?40% ,金屬切除量占總數(shù)的 80%?90%。 2. 數(shù)控刀具與普通機床上所用刀具相比，主要有以下特點： （ 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 ）刀具的尺寸便于調整，以減少 換刀調整時間；（ 5 ）刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除；（ 6 ）系列化、標 準化，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)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應根據(jù)機床的加工能力、工 件材料、加工工序、 切削用量以及其他相關因素， 正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則 是安裝調整方便、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，要使刀具的尺寸與被加工工件

5、的表面尺寸相適應。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，應選硬質合金銑刀；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， 可選取鑲硬質合金的玉米銑刀； 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。 而平頭刀具在表面加 工質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上，按程序規(guī)定隨時進行選刀和換刀。因 此必須采用標準刀柄，以便使鉆、鏜、擴、銑等工序的標準刀具，迅速、準確地裝到機床主 軸或刀庫上去。 編程人員應了解機床上所用刀柄的結構尺寸、 調整方法及調整范圍， 以便在 編程時確定刀具的經(jīng)向和軸向尺寸。 在經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進 行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則： （ 1 ） 盡量減少刀具數(shù)量；（ 2）一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工步驟；（ 3 ）粗 精加工的刀具應分開使用（即使是相同尺寸規(guī)格的刀具）；（ 4 ）先

7、銑后鉆；（ 5 ）先進行 曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；（ 6 ）應盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能，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，一般以提高生產(chǎn)率為主，同時也應考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工 和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。具體數(shù)值應 根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結合經(jīng)驗而定。 2. 具體要考慮的因素 3. 1 ）切削深度 t 。在機床、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)率的一個有效措施。 為了保證零件的加工精度和表面粗糙度， 一般應留

8、一定的 余量進行精加工。數(shù)控機床的精加工余量可略小于普通機床。（ 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)濟型數(shù)控機床的加工過程中，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系， 如用立銑刀銑削合金鋼時， V 可采用 8m/min 左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時， V 可選用 20m/min 以上。（ 4）主軸轉速 n（r/min） 。主軸轉速一般根據(jù)切削速度 V 來選定。 計算公式為： V=n nd/1000 。數(shù)控機床的控制面板上一般備有主軸轉速倍調（倍率）開關， 可

9、在加工過程中對主軸轉速進行整倍數(shù)調整。（ 5 ）進給速度 VF 。 VF 應根據(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， VF可選擇得大些。在加工過程中， （轉第069頁）（接轉第070頁）Vf也 可通過機床控制面板上的倍調開關進行人工調整， 但是最大進給速度要受到設備剛度和進給 系統(tǒng)性能的限制。 三編程中細節(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指令的時間內暫停止加工。該指令由于不做實 際的切削運動， 常常被忽略。 但它在對于保證加工精度及在切槽、 鉆孔改變

10、運動等方面都有 很好的好處，常用于以下幾種情況 1 ）切槽、鉆孔時為了保證槽底、孔底的的尺寸及粗糙度應設置 G04 命令。 （ 2 ）當運行方向改變較大時，應在該改變運行方向指令間設置 G04 命令。 （ 3 ）當運行速度變化很大時應在其運行指令改變時設置 G04 命令。 （ 4 ）利用 G04 進行斷削處理，根據(jù)粗加工的切削要求，可對以連續(xù)運動軌跡進行分 段加工安排，每相鄰加工段中間用 G04 指令將其隔開。加工時，刀具每進給一段后，即安 排所設定較短的延時時間（ 0.5 秒）實施暫停，緊接著在進給一段，直至加工結束。其分段 數(shù)的多少，視斷削要求而定，當斷削不夠理想時，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，粗精加工應分開編程。并且，刀具的進、退位置要考慮妥當，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)。 如果遇到比機床所規(guī)定的最小 編程單位還要小的數(shù)值時，應盡量向其最大實體尺寸靠攏并圓整。如圖紙尺寸為 ?80+00 、 026 則編程時寫 X80.013 。 4、編程時盡量符合各點重合的原則。也就是說，編程的原點要和設計的基準、對刀點 的位置盡量重合起來，減少由于基準不重合所帶來的加工誤差。 5、巧利用切斷刀倒角。對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完成車倒角和切斷兩個工序， 效果較好。 同 時切刀有兩個刀尖，在編程中要注意使用哪個刀尖及刀寬問題，防止對刀加工時出錯。 總之，數(shù)控車床的編程總原則是先粗后精、先進后遠、先內后外、程序段最少、走刀 路線最短，這就要求我們在編