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​数控铣床刀具知识全在这了,拿走,不谢!

文章来源: 贤集网       发布时间:2018-05-16

数控铣床刀具知识全在这了,拿走,不谢!数控加工中刀具的选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成,要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则,在编程时充分考虑数控加工特点,正确选择刀刃具及切削用量。数控加工技术涉及的范围很广,就应用方面而言,其加工技术的特点 和难点仍在于如何高速、高效率地正确选用数控机床刀具编制出符合产品技术要求的数控加工工艺及程序。数控加工可以大幅度缩短产品的制造周期,有效的解决机 械产品中复杂、精密、单件小批量、形状多变的零件加工。贤集网小编整理了有关数控铣床刀具知识,仅供参考!


​数控铣床刀具知识全在这了,拿走,不谢!


数控铣床刀具选择


1.刀具的特点及种类


数控铣床加工刀具种类很多,为了适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点,所用刀具正朝着标准化、通用化和模块化的方向发展,主要分为铣削刀具和孔加工刀具两大类。为了满足高效和特殊的铣削要求,又发展了各种特殊用途的专用刀具。


(1)刀柄结构形式


数控铣床刀具刀柄的结构形式分为模块式与整体式两种。模块式刀具系统是一种较先进的刀具系统,其每把刀柄都可通过各种系列化的模块组装而成。针对不同的加工零件和机床,采取不同的组装方案,可获得多种刀柄系列,从而提高刀柄的适应能力和利用率。


整体式刀柄装夹刀具的工作部分与机床上安装定位用的柄部是一体的。这种刀柄对机床与零件的变换适应能力较差。为适应零件与机床的变换,用户必须储备各种规格的刀柄,因此刀柄的利用率较低。


数控铣床刀柄与主轴孔的配合锥面采用7:24圆锥柄,并采用相应型式的拉钉,与机床主轴相结合。锥柄具有不自锁,换刀方便等特点。刀柄常用的规格有40 号、45号和50号。目前在我国应用较为广泛的有IS07388—1983.MAS403—1982.ANSI/ASME 135.50—1985等,选择时应考虑刀柄规格与机床主轴、机械手相适应。JT:表示采用国际标准IS07388号加工中心机床用锥柄柄部(带机械手夹 持槽);其后数字为相应的ISO锥度号。BT:表示采用日本标准MAS403号加工中心机床用锥柄柄部(带机械手夹持槽);其后数字为相应的ISO锥度 号。对于高速切削一般采用HSK系列刀柄。


为提高加工效率,应尽可能选用高效率的刀具和刀柄。选用强力铣夹头刀柄,夹持精度高,可以用来夹持直柄刀具,因卡簧自身夹紧变形小自锁性好,夹紧力大,可以用于强力铣削加工;还可以用于高精度铣铰孔加工,也可通过接杆夹持带孔类刀具。


选用弹簧卡头刀柄,卡簧弹性变形量为1mm,主要夹持小规格铣刀,如钻头、铣刀、铰刀、丝锥等。选用模块式工具系统由于其定位精度高,装卸方便,连接刚 性好,具有良好的抗振性,是目前用得较多的一种型式,它由刀柄、中间接杆以及工作头组成。选用粗镗孔可选用双刃镗刀刀柄,既可提高加工效率,又有利于减少 切削振动;对于批量大、加工复杂的典型工件,应尽可能选用复合刀具。尽管复合刀具与刀柄价格较为昂贵,但在数控机床上采用复合刀具加工,可以使工序集中, 把多道工序合并成一道工序、由一把刀具完成,有利于减少加工时间和换刀次数,显著提高生产效率。


(2)数控铣床刀具的分类


数控铣床刀具的分类有多种方法,根据刀具结构可分为:


①整体式


②镶嵌式,采用焊接或机夹式连接,机夹式又可分为可转位和不可转位两种


③特殊型式,如复合式刀具,减震式刀具等。


根据制造刀具所用的材料可分为:


①高速钢刀具


② 硬质合金刀具:硬质合金根据国际标准ISO分类,把所有牌号分成用颜色标识的六大类,分别以字母P、M、K、N、S、H表示。P类用于加工长切屑的钢 件;M类用于加工不锈钢件;K类用于加工短切屑的铸铁件;N类用于加工短切屑的非铁材料;s类用于加工难加工材料H类用于加工硬材料。镀层硬质合金刀具又 分为:化学气相沉积CVD和物理气相沉积PVD两种⑧金刚石刀具④陶瓷刀片材料如氮化硅陶瓷Si3N4,立方氮化硼CBN


从切削工艺上可分为:铣削类刀具(面铣刀、立铣刀、圆鼻刀、球头铣刀、锥度铣刀)孔加工类刀具(麻花钻、铰刀、镗刀、丝锥等)。


为了满足数控机床对刀具耐用、易调、稳定、可换等要求,机夹式可转位刀具得到广泛的应用,占整个数控刀具的40%-50%,金属切除量占总数的80%——90%。


2.数控铣床刀具的选择


刀具选择的总原则:安装调整方便、可靠性好、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下,尽量选择刀柄较短的刀具,以增强加工的刚性。


(1)根据工件的表面尺寸选择刀具


选取刀具时,要使刀具的尺寸与被加工件的表面尺寸相适应用。生产中,加工平面零件周边的轮廓,常采用立铣刀;铣削平面,应选硬质合金刀片铣刀。加工凸 台、凹槽时,选高速钢立铣刀;加工毛坯表面或孔粗加工时,可选用镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜面轮廓外形的加工,选用盘形铣刀、圆鼻 刀、平刀做粗加工,选用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀做精加工。


(2)根据工件的表面形状选择刀具


在进行模具加工时,由于球头刀具的端部切削速度为零,因此,为保证加工精度,切削行距一般采用顶端密距,故球头铣刀常用于曲面的精加工。而平头刀具在表 面加工质量和切削效率方面都优于球头刀,因此,只要在保证不过切的前提下,无论是曲面的粗加工还是精加工,都应优先选择平头刀。另外,刀具的耐用度和精度 与刀具价格关系极大,必须引起注意的是,在大多数情况下,选择好的刀具虽然增加了刀具成本,但由此带来的加工质量和加工效率的提高,则可以使整个加工成本 大大降低。


(3)合理安排刀具的排列顺序


在经济型数控机床的加工过程中,由于刀具的磨损、测量和更换多为人工手动进行,占用辅助时间较长,因此,必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则:


①工序集中一次装夹,同一把刀具能完成其进行的所有加工步骤;


②粗精加工的刀具应分开使用;


③先面后孔;


④先进行曲面精加工,后进行二维轮廓精加工;


⑤合理利用数控机床的自动换刀功能,以提高生产效率;


⑥尽量减少刀具数量。


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数控铣床采用寻边器对刀,其详细步骤如下:


1、 X 、 Y 向对刀


①将工件通过夹具装在机床工作台上,装夹时,工件的四个侧面都应留出寻边器的测量位置。


②快速移动工作台和主轴,让寻边器测头靠近工件的左侧;


③改用微调操作,让测头慢慢接触到工件左侧,直到寻边器发光,记下此时机床坐标系中的 X 坐标值, 如 -310.300 ;


④抬起寻边器至工件上表面之上,快速移动工作台和主轴,让测头靠近工件右侧;


⑤改用微调操作,让测头慢慢接触到工件左侧,直到寻边器发光,记下此时机械坐标系中的 X 坐标值,如 -200.300 ;


⑥若测头直径为 10mm ,则工件长度为 -200.300-(-310.300)-10=100 ,据此可得工件坐标系原点 W 在机床坐标系中的 X 坐标值为 -310.300+100/2+5= -255.300 ;


⑦同理可测得工件坐标系原点 W 在机械坐标系中的 Y 坐标值。


2、 Z 向对刀


①卸下寻边器,将加工所用刀具装上主轴;


②将 Z 轴设定器(或固定高度的对刀块,以下同)放置在工件上平面上;


③快速移动主轴,让刀具端面靠近 Z 轴设定器上表面;


④改用微调操作,让刀具端面慢慢接触到 Z 轴设定器上表面,直到其指针指示到零位;


⑤记下此时机床坐标系中的 Z 值,如 -250.800 ;


⑥若 Z 轴设定器的高度为 50mm ,则工件坐标系原点 W 在机械坐标系中的 Z 坐标值为 -250.800-50-( 30-20)=-310.800 。


3、将测得的 X 、 Y 、 Z 值输入到机床工件坐标系存储地址中( 一般使用 G54-G59 代码存储对刀参数 )。


4、在对刀操作过程中需注意以下问题:


( 1 )根据加工要求采用正确的对刀工具,控制对刀误差;


( 2 )在对刀过程中,可通过改变微调进给量来提高对刀精度;


( 3 )对刀时需小心谨慎操作,尤其要注意移动方向,避免发生碰撞危险;


( 4 )对刀数据一定要存入与程序对应的存储地址,防止因调用错误而产生严重后果。


数控铣床刀具补偿功能


数控铣床在切削过程中不可避免的会出现刀具磨损的情况,这时加工出的工件尺寸也会随之变化。如果系统功能中有刀具尺寸补偿功能,可在操作面板上输入相应的修正值进行修调,否则就必须重新编写程序。刀具尺寸的补偿通常有三种:刀具位置补偿、刀具长度补偿和刀具半径补偿(在数控铣床上用到的补偿为后两种)。


(1)刀具长度补偿为了简化零件的数控加工编程,使数控程序与刀具形状和刀具尺寸尺量无关。现代数控系统除了具有刀具半径补偿功能外,还具有刀具长度补偿功能。刀具长度补偿使刀具垂直于进给平面偏移一个刀具长度修正值,因此在数控编程过程中,一般无需考虑刀具长度。刀具长度补偿要视情况而定,一般而言,刀具长度补偿对于二坐标和三坐标联动加工时有效的,但对于刀具摆动的四、五坐标联动数控加工,刀具长度补偿则无效,在及进行刀位计算时可以不考虑刀具长度,但后置处理计算过程中必须考虑刀具长度。刀具长度补偿在发生作用前,必须先进行刀具参数的设置。设置的方法有机内切法、机内对刀法、机外对刀和编程法。有的数控系统补偿使的是刀具实际长度与标准刀具相对于相关点的长度。


(2)刀具半径补偿刀具半径补偿有两种方式,分别称为B型刀补和C型刀补。B型刀补在工件轮廓的拐角处用圆弧过渡,这样在外拐角处,由于补偿过程中刀具切削刃始终与工件尖角接触,使工件上尖角变钝,在内拐角处则会引起过切现象,C型刀补采用了比较复杂的刀偏矢量计算的数学模型,彻底消除了B型刀补存在的不足。


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数控铣床刀具径向跳动处理方法


在数控铣床切削加工过程中,造成加工误差的原因很多,刀具径向跳动带来的误差是其中的一个重要因素,它直接影响机床在理想加工条件下所能达到的最小形状误差和被加工表面的几何形状精度。在实际切削中,刀具的径向跳动影响零件的加工精度、表面粗糙度、刀具磨损不均匀度及多齿刀具的切削过程特性。刀具径向跳动越大,刀具的加工状态越不稳定的,越影响加工效果。


一、数控铣床径向跳动产生原因


刀具及主轴部件的制造误差、装夹误差造成刀具轴线和主轴理想回转轴线之间漂移和偏心、以及具体加工工艺、工装等都可能产生数控铣床刀具在加工中的径向跳动。


1.主轴本身径向跳动带来的影响


产生主轴径向跳动误差的主要原因有主轴各个轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴挠度等,它们对主轴径向回转精度的影响大小随加工方式的不同而不同。这些因素都是在机床的制造和装配等过程中形成的,作为机床的操作者很难避免它们带来的影响。


2.刀具中心和主轴旋转中心不一致带来的影响


刀具在安装到主轴的过程中,如果刀具的中心和主轴的旋转中心不一致,必然也会带来刀具的径向跳动。其具体影响因素有:刀具和夹头的配合、上刀方法是否正确以及刀具自身的质量。


3.具体加工工艺带来的影响


刀具在加工时产生的径向跳动主要是因为径向切削力加剧了径向跳动。径向切削力是总切削力在径向的分力。它会使工件弯曲变形和产生加工时的振动,是影响工件加工质量的主要分力。它主要受切削用量、刀具和工一件材料、刀具几何角度、润滑方式和加工方法等因素的影响。


二、数控铣床减少径向跳动的方法


刀具在加工时产生径向跳动主要是因为径向切削力加剧了径向跳动。所以,减小径向切削力是减小径向跳动重要原则。可以采用以下几种方法来减小径向跳动:


1.使用锋利的刀具


选用较大的刀具前角,使刀具更锋利,以减小切削力和振动。选用较大的刀具后角,减小刀具主后刀面与工件过渡表面的弹性恢复层之间的摩擦,从而可以减轻振动。但是,刀具的前角和后角不能选得过大,否则会导致刀具的强度和散热面积不足。所以,要结合具体情况选用不同的刀具前角和后角,粗加工时可以取小一些,但在精加工时,出于减小刀具径向跳动方面的考虑,则应该取得大一些,使刀具更为锋利。


2.使用强度大的刀具


主要可以通过两种方式增大刀具的强度。一是可以增加刀杆的直径在受到相同的径向切削力的情况下,刀杆直径增加20%,刀具的径向跳动量就可以减小50%。二是可以减小刀具的伸出长度,刀具伸出长度越大,加工时刀具变形就越大,加工时处在不断的变化中,刀具的径向跳动就会随之不断变化,从而导致工件加工表面不光滑同样,刀具伸出长度减小20%,刀具的径向跳动量也会减小50%。


3.刀具的前刀面要光滑


在加工时,光滑的前刀面可以减小切屑对刀具的摩擦,也可以减小刀具受到的切削力,从而降低刀具的径向跳动。


4.主轴锥孔和夹头清洁


主轴锥孔和夹头清洁,不能有灰尘和工件加工时产生的残屑。选用加工刀具时,尽量采用伸出长度较短的刀具上刀时,力度要合理均匀,不要过大或过小。


5.吃刀量选用要合理


吃刀量过小时,会出现加工打滑的现象,从而导致刀具在加工时径向跳动量的不断变化,使加工出的面不光滑吃刀量过大时,切削力会随之加大,从而导致刀具变形大,增大刀具在加工时径向跳动量,也会使加工出的面不光滑。


6.在精加工时使用逆铣


由于顺铣时,丝杠和螺母之间的间隙位置是变化的,会造成工作台的进给不均匀,从而有冲击和振动,影响机床、刀具的寿命和工件的加工表面粗糙度而在使用逆铣时,切削厚度由小变大,刀具的负荷也由小变大,刀具在加工时更加平稳。注意这只是在精加工时使用,在进行粗加工时还是要使用顺铣,这是因为顺铣的生产率高,并且刀具的使用寿命能够得到保证。


7.合理使用切削液。


合理使用切削液以冷却作用为主的水溶液对切削力影响很小。以润滑作用为主的切削油可以显著地降低切削力。由于它的润滑作用,可以减小刀具前刀面与切屑之间以及后刀面与工件过渡表面之间的摩擦,从而减小刀具径向跳动。


实践证明,只要保证机床各部分制造、装配的精确度,选择合理的工艺、工装,刀具的径向跳动对工件加工精度所产生的影响可以最大程度地减小。


以上就是贤集网小编整理的关于数控铣床刀具选择、对刀、刀具补偿及刀具径向跳动处理方法,希望对大家有所帮助,欢迎大家补充交流!


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