刀具的切削角度设定.doc

刀具的切削角度设定刀具的切削角度在刀具的要素上是一个重要的参数，合理与否直接影响到加工零件的质量和切削过程。因此我们在实际生产中必须重视刀具切削角度的这一要素。在项目初始阶段，特别是项目改造的初始阶段，刀具问题也是一个比较突出的棘手问题。因为机床供应商的二级供应商刀具供应商，它一般没有与用户相似的条件在自己的工厂实施刀具的实际试切，只能够根据正常的设计思路来制造刀具，到了用户那里再实施正式的试切验证，因此存在问题属于比较正常。虽然这种存在的问题属于正常，但是影响加工零件的刀具问题还是要求得到最终解决。这种因为切削角度的不合理而造成加工过程的不顺畅的案例在实际项目实施过程中我们也能碰到。案例1：凸轮轴衬套加工刀片的切削角度设定我们V6缸体线的LZC项目改造时，缸体上的凸轮轴衬套加工中，其孔壁的加工粗糙度不达标。其原因主要是衬套的材料由巴氏合金材料替换成了铝合金材料，现加工的材料与原先的巴氏合金是不同的两种材料，因此使用老刀具在试切新的凸轮轴衬套时出现了问题。l 使用先前正常切削的硬质合金镀层刀片，粗糙度值未达标。其凸轮轴孔的粗糙度要求为Ra2.8 m，结果加工后为Ra3.4m左右；l 使用原先优化使用过的PCD刀片试切，加工结果的粗糙度更差；l 多次调整加工的切削参数c和，粗糙度值还是达不到技术要求；l 采用冷却液冲屑和冷却液改成压缩空气冲屑还是不能够解决粗糙度问题。请机床改造供应商在国外寻找厂家设计刀具时间来不及；在国内又找不到合适的刀具制造商，在这么短的时间里要求设计制造出能够加工铝合金的这种特定刀片（因为我们所使用的是专用镗把，所以刀片也是非标的刀片），难！碰到这种情况该如何来解决？项目的时间节点不允许拖下去，粗糙度要求又不能够降低，但是问题还是需要解决的。因为使用的刀片是专用刀片，所以我们在对待解决问题的目标上就定在这使用过的旧刀片上。如何利用这旧刀片的基体？如何通过改变旧刀片的切削角度和调整切削参数来解决粗糙度超差的问题？实际加工的现状告诉我们：现有加工巴氏合金的刀片切削角度及选择使用的切削参数不适宜加工铝合金材料。那加工铝合金材料的刀片切削角度及切削参数应该选择多少呢？从铝合金的特性来分析，铝合金的强度和硬度一般较低，冷变形态和热处理强化态塑性较小，因而切削过程中刀具磨损较小；又其热导率比较高，致使切削温度更低，故切削加工性属易加工材料，适合于高速切削。铝的熔点较低，温升后塑性增大，易粘刀而形成积屑瘤这是需要特别注意的地方。铝合金材料与巴氏合金的差异性主要表现在：巴氏合金加工中其加工材料更软、更粘。目前加工巴氏合金的刀具的切削参数为：ap0.25mm，c280m/min，0.075mm/r。根据两种材料的差异性，我们将加工铝合金刀具的刀具切削角度选择方向趋向为：1. 取大前角2530，保证切削刃的锋利，修磨刀具的表面粗糙度值要小；2. 选大后角1012；3. 主副切削刃保证锋利，使其切削轻快，排屑顺利，避免积屑瘤的产生；4. 提高修光刃的刃口作用程度，采用比较大的刀尖圆弧，选择R2.0左右。因为一般在车床上加工铝合金用R2.0左右的刀尖的尖头刀就能保证加工后的表面粗糙度值在Ra2.8m范围内；5c取220m/min左右，仍选择0.075mm/r，以保证加工节拍。根据上面的刀具角度与切削参数的设定思路，将先前使用的旧刀片进行修磨处理。将原刀片的R0.8的刀尖圆弧修磨成R2.0的刀尖圆弧，其圆弧的粗糙度值控制在Ra0.2m左右；前角取25；后角不变，仍取10。见下面的刀片图片337：已使用过的旧刀片刀尖圆弧改进的刀片刀尖圆弧刀尖圆弧改进的刀片改进的刀片最终使用新的切削角度刀片，在设备上试切一次成功。其加工后的粗糙度值在Ra0.34m左右，比先前加工的巴氏合金的粗糙度值还要小（原先的粗糙度值在Ra1.5m左右）。由此问题的解决，让我们认识理解了不同材料加工时考虑切削角度差异性的重要性，不要简单的理解只要能够切削就可以了的思路，而应该从其加工材料的特性来分析比较其两者之间的差异 图337性（那怕细微的一点点差异）。选择不同的加工切削参数和切削角度，最终达到加工工艺的技术要求。案例2：曲轴60定位孔的刀具修磨角度设定刀具的使用寿命高低，也是直接影响发动机制造成本的一个因素。因为刀具使用寿命偏低，一是影响刀具的成本；二是可能影响到加工零件的质量，因此提高刀具的正常使用寿命也是不可忽视的工作要求。L850发动机的曲轴，在设备验收阶段，加工60定位孔的钻头刀具，其 60角度的刀具加工使用寿命存在明显偏低的现象。其加工零件60的工艺要求为600.5，但是钻头的倒角没有加工多少零件，即造成加工的 图338600.5角度出现超差。当初生产线在验收设备加工能力时，跟踪了一把钻头倒角刀具的60的加工情况。见图338。该60钻头倒角刀具每一根曲轴上需要加工两个60的倒角孔，当初该钻头上面的60修磨的实际角度为605。这样的修磨角度应该说属于比较理想的角度数据了。但是该倒角钻头刀具在加工到第41根曲轴时，60的定位角度出现了超差现象。在以后的几次钻头加工过程中，此60的钻头刀具其加工寿命总是处于并不理想的状态，其刀具加工零件的刀具寿命非常低，最多一次加工了145根曲轴以后，600.5也出现了超差。到底是什么原因导致此倒角钻头的使用寿命这么低呢？问题分析1加工现状分析：该60倒角的钻头刀具，首件加工合格，其工艺要求为600.5的实际测量角度为：602022，但是加工到第41根曲轴时，其60的定位倒角即出现了超差。其超差的曲轴定位孔角度数值为603328。2曲轴定位孔600.5的角度失效分析：定位孔的600.5的超差，其潜在失效后果为：影响曲轴开档的轴向尺寸；影响后道工序的轴向尺寸难以控制或者直接影响到后道工序的加工余量，如扇子板加工两侧面分中出现差异；影响Cpk值的能力表现等。3刀具分析钻头刀具的倒角角度的公称尺寸为60（图338），因为加工产品的工艺要求为 600.5，一般的理解，60倒角的修磨角度选择600.5的中间尺寸附近，60角度的倒角加工过程中应该不会出现明显的角度变化。但是实际加工状况告诉我们：倒角加工过程中的角度变化不是没有变化，而变化的程度非常快。其真正原因为：原来钻头刀具在实际加工过程中，60倒角的每一个直径位置其切削长度是完全不一样的，这样直接导致了60倒角的每一个直径位置处磨损的程度出现差异。从加工状况来分析：当钻头刀具的 图339从照片放大可以看到此处后刀面的VB磨损量大此处后刀面的VB磨损量小18.5的直径和15的直径其加工过程中是理论状况下的加工情况，那么其刃口的磨损就是完全不一样的磨损状况。倒角15的直径处的刃口切削长度为3.03mm,而18.5处的位置其倒角刃口几乎是0的切削长度。从0切削长度到3.03的切削长度的中间每一个位置的刃口虽然切削长度是一根斜率关系，但是其刃口的磨损程度肯定存在比较明显的差异（切削长度和切削的直径）。这样导致60倒角的每一个直径位置的切削刃的磨损程度不一样而造成加工以后的60角度随着刀具的磨损而变化。其变化的趋势是加工后的曲轴定位孔60角度越来越大。最终造成600.5的角度超差。四刀具修磨角度的设定由刀具磨损的分析结果，我们知道了加工零 图3-40件的60角度的变化的真正原因。这样我们就可以将加工的寿命与刀具的修磨进行综合考虑了。原先刀具的60角度修磨时，以60选择中间尺寸，即修磨的倒角的60角度尽量控制在零位附近，这样从阶梯钻的倒角加工我们可以看到，倒角的60的两根主切削刃刃口在加工中的分段磨损量不一样，看图340。根据理论分析和实际的加工状况我们得出了钻头刀具的磨损过程。根据这一特点我们最终将60的修磨角度设定为：将名义尺寸60调整为59.9，其修磨公差控制在8。这样此钻头的修磨尺寸要求变成了 59.98。即刀具的60角度修磨范围设定在5946602。采用这种倒角的角度就是让实际加工过程中，开始的定位孔的60加工角度是比较小的角度，随着倒角刃口的磨损，渐渐让加工的倒角角度变大。这样的修磨角度设定和后来的降低刀具倒角切削的进给量并用，使原先只能够加工140150根曲轴的倒角刀具使用耐用度提高到