加工中心所用的刀(dāo)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配套的刀柄等(děng)組成。在應用中,要根據加工中心(xīn)機床的要求、夾具的要求、工件材料的性能、加工工序、切削用量以(yǐ)及其它相關因素(sù)正確選用刀具。刀具選擇總的原則(zé)是:刀具的安裝和調整方便,剛(gāng)性(xìng)好,耐(nài)用度(dù)和精度高。在保證(zhèng)安全和滿足加工要求的前提下(xià),刀具(jù)長度(dù)應盡可能短,以提高刀具的剛性。
在加工中心機床上,各種刀具分別裝在(zài)刀庫中,按程序的規定進(jìn)行自動換刀。因(yīn)此必須采用標準刀(dāo)柄,以便使鑽、鏜、擴、銑削等工序用(yòng)的(de)刀具能迅速、準確地裝到機床主軸上。編程人員應充分了解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調(diào)整範(fàn)圍,以便在編程時確定刀(dāo)具的徑向和軸向尺寸。
加工中心機床所用的刀(dāo)具必須適應加工中心高速、高效和自動化(huà)程度高的特(tè)點(diǎn),其刀(dāo)柄部分要聯接(jiē)通用刀具並裝在機床主軸上,由於加工中(zhōng)心類型不同,其刀柄柄部的型式及尺寸(cùn)不盡相同。JT(ISO7388)表示加(jiā)工中(zhōng)心機床用的錐柄(bǐng)柄部(帶有機械手夾持槽),其後麵的數字為相應的(de)ISO錐度號(hào),如50、45、和40分別代表(biǎo)大端直徑為69.85、57.15和44.45毫米的(de)7:24錐度。ST(ISO297)表示一般數(shù)控機床用的錐柄柄(bǐng)部(bù)(沒有機械手夾持(chí)槽),數字(zì)意義與JT類相同。BT(MAS403)表示用於日本標準MAS403的帶有機械(xiè)手夾持槽聯接。
加工中(zhōng)心刀(dāo)具的刀柄分為整(zhěng)體式工具係統和模塊式工具係統兩大類。模(mó)塊式工具係統由於其定位精度高,裝卸方便,連接(jiē)剛性好,具(jù)有良(liáng)好的抗振性,是目(mù)前用得較多的一種型式,它由刀柄、中間(jiān)接杆以及工作(zuò)頭組成。它具有單圓(yuán)柱定心,徑向銷釘(dìng)鎖緊的聯接特點,它的一(yī)部分為孔,而另一部(bù)分為軸,兩(liǎng)者之間進行插入連接,構成一(yī)個剛性刀柄,一端和機床主軸連接,另一端安裝(zhuāng)上各種可轉位刀具便構成一個工具係統。根據加工中心類型,可以選擇莫氏及公製錐柄。中間接杆有等徑和變徑兩(liǎng)類,根據不同的內外徑及長度將刀柄和工作頭(tóu)模塊相聯(lián)接(jiē)。工作(zuò)頭有可轉位鑽頭、粗鏜刀、精鏜刀、擴孔鑽、立銑刀、麵銑(xǐ)刀、彈簧夾頭、絲(sī)錐夾(jiá)頭、莫氏錐孔接杆、圓柱柄刀具接杆等多(duō)種(zhǒng)類型。可以根椐不同(tóng)的(de)加工工件尺寸和工(gōng)藝方法,按需要組合成銑、鑽、鏜、鉸、攻絲等各類(lèi)工具進行切(qiē)削加工。通用刀(dāo)具根據製造所用的材料可分為以下幾種:(1)高速鋼刀具;(2)硬質(zhì)合金刀具;(3)金剛石刀具;(4)其他材料刀具,如陶瓷刀具等。
刀具的切削過程是非常複雜的,影響因素很多。在銑削加工時,刀具材料的性能、刀具類型、刀(dāo)具幾何參數、切(qiē)削速度、切削深度和進(jìn)給量等都影響切削力,從而影響整個工藝係統,最終影響加工精度和質量。在加工中心機床上進行加工,其(qí)主軸轉速比(bǐ)普通機床(chuáng)的主軸轉速一般至少要高1到2倍,因此,在加工中心上進行銑加工,選取刀具時(shí),要使刀具的尺寸與被加工(gōng)工件的(de)表麵尺寸相(xiàng)適應。
平麵(miàn)銑削應(yīng)選(xuǎn)用不重磨硬質合金端銑刀(dāo)或立(lì)銑刀。一(yī)般采用二次走刀,第一次走刀最好用端(duān)銑刀粗銑,沿(yán)工件表麵連續走刀。選好每次走刀的寬度和銑刀(dāo)的直徑,使接痕不影響精銑精度。因此,加工餘量大(dà)又不均勻時,銑刀直徑要選小些。精加(jiā)工時,銑刀(dāo)直徑要選大些,最好能夠包(bāo)容加工麵的整個寬度。在實際工作中,平麵的半精加工和精加工,一般用可轉位密齒麵銑刀,可以達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,從而提高切削效率。精切平麵時,可以設置2到4個刀齒。
可轉位螺旋立銑刀適用於高效率粗銑大型(xíng)工件的(de)台階(jiē)麵、立麵及大型槽的加(jiā)工。如更換不同牌號的刀片,可加工鋼、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(zhù)鐵、鋼件、有(yǒu)色金屬的精加工刀具,刀片一般為焊接式。
鑲硬(yìng)質合金刀片的端銑刀和立銑刀主要用於加工凸台、凹槽和箱口麵。為了提高槽(cáo)寬的加工精度,減(jiǎn)少銑刀的種類,加工時采用直徑比槽寬小的銑刀,先銑槽的(de)中間部分,然後再利用刀具半徑補償(或稱直徑補(bǔ)償)功能對槽的(de)兩邊進行銑加工。
銑(xǐ)削盤類零(líng)件(jiàn)的周邊(biān)輪廓一般采用立銑(xǐ)刀。所用的立銑刀的刀具半徑一定(dìng)要小於零件內輪廓的最小曲率半徑。一般取最小曲率半徑的0.8到0.9倍即可。零(líng)件的加工高度(Z方向的吃刀深度)最好不要(yào)超過刀(dāo)具的半徑(jìng)。若是銑毛坯麵時(shí),最好選(xuǎn)用硬(yìng)質(zhì)合金波紋立(lì)銑刀,它在機床、刀(dāo)具、工件係統允許的情況下,可(kě)以進行強力切削。
加工中心上用的立銑刀一般有(yǒu)三種形式:球頭刀(R=r)、端銑刀(dāo)(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(de)球麵(miàn)端部切削(xuē)速度(dù)為零,而且在走刀時,每兩行刀位之間,加工表麵不可能(néng)重疊,總存在沒有被加工去除的部分,每兩行刀位之間的距離越大,沒有被加(jiā)工去除的部分就越多,其高度(通常稱為“殘留高度”) 就越高,加工出來的表麵(miàn)與理(lǐ)論表麵的(de)誤差就越大,表麵質量也就越差。加工精(jīng)度要求越高,走刀步長和切削行(háng)距越小,編程效率越(yuè)低。因此(cǐ),應在滿足加工(gōng)精度要求的(de)前提下,盡量加大走刀步長和(hé)行距,以提高編程和加工效率。而在兩軸(zhóu)及(jí)兩軸半加(jiā)工中,為提高效(xiào)率(lǜ),應盡量采用端銑刀,由於相同的加工參數,利(lì)用球(qiú)頭刀加工會留下較大的殘留高度。因此,在保(bǎo)證不(bú)發生幹涉和工件不被過切的前提下,無論是(shì)曲麵(miàn)的粗加工還是精加工,都應優先選擇平頭刀(dāo)或R刀(帶圓角的立銑刀)。不過,由於平頭立銑刀和球頭刀的加工效果是明顯不同的,當曲麵形狀複雜時,為了避免(miǎn)幹涉,建議使用球頭刀,調整好(hǎo)加工參數也可以達到較好的加工效果。在(zài)選擇刀刃長度和刀杆長度時,應考慮機(jī)床的情況及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,以提高刀具的剛度。
鑽孔時,要用中心鑽打中心孔,用以(yǐ)引正鑽頭。先用(yòng)較小的鑽頭鑽孔至所需深度(dù)Z,再用較大的鑽頭進行鑽孔,最後用所需的鑽頭進行加工,以保證孔的精度。在進行較深的孔加工時,特別要注意鑽頭的冷(lěng)卻和排屑問題,一般(bān)利用深孔鑽削循環指令G83進行編程,可以工進一段(duàn)後,鑽頭(tóu)快速退出工件進行排屑和冷卻,再工(gōng)進,再進行冷卻和排屑直至孔深鑽削完成。若工件為鑄件,則(zé)不能使用冷卻液。
在選用刀具進行編程時,應注意區(qū)分刀尖和刀心,兩者均是刀具的對稱軸上的點(diǎn),其(qí)間差一個(gè)刀角半徑。
實際(jì)應用時,要規定刀具的結構尺寸,在刀具裝到機床上之前,應根(gēn)據編程時確定的參數,在機外的預調裝置中調整到所需的尺寸。下(xià)麵利用CAXA製造工程師軟件中“銑刀參數”對(duì)刀具參數進行說明(míng)。
(1)當(dāng)前銑刀名(míng) 為當前銑刀的(de)名稱,用於刀具標識和列表,刀(dāo)具名是唯一的。通(tōng)過下拉列表,可以顯示刀具庫中的所有刀具,並可在列表中(zhōng)選擇當前刀具(jù)。
(2)刀具號 刀具安裝在加工中心機床(chuáng)的刀具庫中(zhōng)的刀位號。用於後置處理的自動換刀指令。刀具號唯一。
(3)刀具補償號 刀(dāo)具補(bǔ)償值的序列號,其值可(kě)以與(yǔ)刀具號不一致。
(4)刀具半徑 刀具的半徑值。該參數用於確(què)定刀具半徑補償的量。