加工中心刀.doc

刀具的选择以下介绍在本部门加工中心上加工模具零件常用刀具1、面铣刀在面铣时，由于铣刀和工件之间的关系，尺寸和位置是重要的因素。在选择刀具时，工件的宽度决定铣刀的直径。对于加工小件而言，一般刀具直径比工件大30%是比较理想的，但是机床功率和稳定性在许多情况下起决定作用。面铣常常需要几次走刀才能完成。在优化铣削效果时，铣刀的刀片是另一个重要因素。在任何一次铣削时如果同时参加切削的刀片数多于一个是优点，但同时参加切削的刀片数太多就是缺点。在切削时每一个切削刃不可能同时切削，所要求的功率和参加切削的切削刃多少有关。就切屑形成过程，切削刃负载以及加工结果来说，铣刀相对于工件的位置起到了重要作用。在面铣时，用一把比切削宽度大约大30%的铣刀并且将铣刀位置在接近于工件的中心，那么切屑厚度变化不大。在切入切出的切屑厚度比在中心切削时的切削厚度稍稍薄一些。相对于工件的进给方向和铣刀的旋转方向有两种方式：第一种是顺铣，如图1所示。铣刀的旋转方向和切削的进给方向是相同的，在开始切削时铣刀就住工件并切下最后的切屑。图1第二种是逆铣，如图2所示。铣刀的旋转方向和切削的进给方向是相反的，铣刀在开始切削之前必须在工件上滑移一段，以切削厚度为零开始，到切削结束时切削厚度达到最大。图2由于顺铣的切削效果最好，通常首选顺铣，只有当机床存在螺纹间隙问题或者有顺铣解决不了的问题时，才考虑逆铣。在理想状况下，铣刀直径应比工件宽度大，铣刀轴心线应该始终和工件中心线稍微离开一些距离。当刀具正对切削中心放置时，极易产生毛刺。切削刃进入切削和退出切削时径向切削力的方向将不断变化。机床主轴就可能振动并损坏，刀片可能碎裂而加工表面将十分粗糙。铣刀稍微偏离中心，切削力方向将不再波动铣刀将会获得一种预载荷。铣刀刀片每一次进入切削时，切削刃都要承受冲击载荷，载荷大小取决于切屑的横截面、工件材料和切削类型。切入切出时，切削刃和工件之间是否能正确咬合是一个重要方向。 图3 图4 图5在图3中，铣刀轴心线完全位于工件宽度外侧而且在切入时的冲击力是由刀片最外侧的刀尖承受的，这将意味着最初的冲击载荷由刀具最敏感的部位承受。铣刀最后也是以刀尖离开工件，也就是说刀片从开始切削到离开，切削力一直作用在最外侧的刀尖上，直到冲击力卸荷为止。图4中，铣刀的中心线正好位于工件边缘线上，当切屑厚度达到最大时刀片脱离切削，在切入切出时冲击载荷达到最大。图5中铣刀轴心线位于工件宽度之内，切入时的最初冲击载荷沿切削刃由距离最敏感刀尖较远的部位承受，而且在退刀时刀片比较平稳的退出切削。对于每一个刀片来说，当要退出切削时切削刃离开工件的方式是重要的。接近退刀时剩余的材料可能使刀片间隙多少有所减少。当切屑脱离工件时沿刀片前刀面将产生一个瞬时拉伸力并且在工件上常常产生毛刺。这个拉伸力在危险情况下危及切屑刃安全。2、球头刀加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀。球头铣刀可用来精加工任何型腔和三维形状，也可用来对所有硬度范围内的任何材料进行精加工。例如：一模具零件局部型腔的清角，采用球头刀加工，有两种方案进行加工：第一，如图6所示，此种方法采用了等轮廓铣，经加工过后，发现刀具磨损较快，加工到拐角处发出噪声较大，表面光洁度不一致。图6第二，如图7所示，此种方法采用了等高铣，相比第一种方法，加工效率明显提高，刀具寿命长，最主要一点就是加工表面光洁度一致，所以优先选用此种方法。模具精加工中所用最小刀具的半径应小于或等于被加工零件上的内轮廓圆角半径，尤其是在拐角加工时，应选用半径小于拐角处圆角半径的刀具并以圆弧插补的方式进行加工，这样可以避免采用直线插补而出现过切现象，做到精加工质量“好”。图73、立铣刀在进行铣槽、铣型腔和铣加强筋时，经常会使用圆柱立铣刀，因为这种刀具的形状似乎和这些特征的每一种形状相匹配。但是，如果选用方肩立铣刀来加工一条深槽(无论是通槽还是封闭槽)，可采用高进给小切深（见图8所示）。通过这种方法加工槽比使用圆柱立铣刀进行铣削要快得多。还有，零件其它部分的侧壁也许会具有更好的直线度和垂直度，而不象使用加长圆柱立铣刀加工而导致的锥度，例如精铣平底零件的竖直侧壁面。图84、牛鼻刀圆形刀片的铣刀意味着主偏角从0度到90度连续变化，这主要取决于切削深度。这种刀片切削刃强度非常高，由于沿长切削刃方向产生的切屑比较薄，所以适合大的进给量。沿刀片径向切削力的方向在不断改变，而且在加工过程中所产生的压力将取决于切削深度。牛鼻刀用于中等范围的切削速度和相当高的切削载荷下粗铣加工型腔和型芯。而牛鼻刀更好的一个用途则是精铣加工平面，包括分型面。本部门在粗加工中尽可能采用大直径的牛鼻刀做到粗加工排屑“多”。5、孔加工刀具(钻头)钻头是孔加工刀具中应用最广的刀具，尤其是钻削30mm以下的孔时，钻孔前先用中心钻定位，以保证孔加工的定位精度。本部门许多工件上都需要钻削一个孔或数个孔，而且如今这些孔大多数都是在数控机床和加工中心上加工。从原理上讲，有许多不同类型的孔，在这些孔之间最普遍的差异是配合间隙。这些孔包括螺纹孔、有极好配合要求的孔、管道孔以及为去除重量而加工出的孔等。这些孔是通孔或者是盲孔，对切削刀具和方法有不同的要求。在钻削过程中，为了以有效的方法达到满意的效果，需要考虑4个主要因素：直径和孔深的比值；被加工孔需要的精度和表面粗糙度；工件材料类型、质量和硬度；机床，尤其是加工条件和主轴转速；这些因素将影响钻头类型的选择和应用。在所有的加工过程中，工件、机床和工艺系统的稳定性是最重要的。切削用量的确定在数控机床上加工零件时，切削用量都预先编入程序中，在正常加工情况下，人工不予改变。只有在试加工或出现异常情况时才通过速率调节旋钮或电手轮调整切削用量。因此程序中选用的切削用量应是最佳的、合理的切削用量。切削参数的选择对加工质量、加工效率以及刀具耐用度有着直接的影响。一、主轴转速（n）主轴转速一般根据切削速度来计算，其计算公式为： n = 1000 V c / d ，式中 d 为刀具直径（ mm ）， Vc 为切削速度 (m/min) 。切削速度的选择与刀具的耐用度密切相关，过低或过高的切削速度都会使刀具耐用度急剧下降。模具精加工时，应尽量避免中途换刀，以得到较高的加工质量，因此应结合刀具耐用度认真选择切削速度。二、切削速度的确定铣削的切削速度与刀具的耐用度T、每齿进给量fz、背吃刀量ap、侧吃刀量ae以及铣刀齿数Z成反比，与铣刀直径d成正比。其中原因是fz、ap、ae、Z增大时，使同时工作齿数增多，刀刃负荷和切削热增加，加快刀具磨损，因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。如果加大铣刀直径则可以改善散热条件，相应提高切削速度。下表列出了铣削切削速度的参考值。三、进给速度的确定进给速度F是数控机床切削用量中的重要参数，进给速度的选择直接影响着模具零件的加工精度和表面粗糙度，其计算公式为 F=nzf ，式中 n 为主轴转速（ r/min ）， z 为铣刀齿数， f 为每齿进给量 (mm/ 齿 ) 。每齿进给量的选取取决于工件材料的力学性能、刀具材料和铣刀结构。工件的硬度和强度越高，每齿进给量越小；当加工精度和表面粗糙度要求较高时，应选择较低的进给量；刀具切入进给速度应小于切削进给速度。下表是铣刀每齿进给量参考值四、背吃刀量的确定ap(mm)在保证加工表面质量加工质量的前提下，背吃刀量(ap)应据机床、工件和刀具的刚度来决定，在系统刚度允许的情况下，为保证以最少的进给次数去除毛坯的加工余量，根据被加工零件的余量确定分层切削深度，选择较大的背吃刀量，以提高生产效率。在数控加工中，为保证零件必要的加工精度和表面粗糙度，建议留少量的余量(0.20.5mm)，在最后的精加工中采用顺铣沿轮廓走一刀。粗加工时，除了留有必要的半精加工和精加工余量外，在工艺系统刚性允许的条件下，应以最少的次数完成粗加工。留给精加工的余量应大于零件的变形量和确保零件表面完整性。结论零件数控编程具有很大的灵活性，只有正确理解以上工艺参数，在实践中不断进行总结，才能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的模具零件。参考文献1