數(shù)控切槽刀片-切槽刀片-昂邁工具(查看)

刀具的挑選是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一，不只影響機(jī)床的加工功率，非標(biāo)切槽刀片定制，并且直接影響零件的加工。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速及規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般機(jī)床，并且主軸輸出功率較大，因而與傳統(tǒng)加工辦法相比，對(duì)數(shù)控加工刀具的提出了更高的要求，包含精度高、強(qiáng)度大、剛性好、---度高，并且要求尺度安穩(wěn)，切槽刀片，裝置調(diào)整便利。這就要求刀具的結(jié)構(gòu)合理、幾許參數(shù)規(guī)范化、系列化。

1 數(shù)控刀具是進(jìn)步加工功率的先決條件之一，它的選用取決于被加工零件的幾許形狀、資料狀況、夾具和機(jī)床選用刀具的剛性。應(yīng)考慮以下方面：

1依據(jù)零件資料的切削功能挑選刀具。如車或銑高強(qiáng)度鋼、鈦合金、不銹鋼零件，建議挑選耐磨性較好的可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具。

2依據(jù)零件的加工階段挑選刀具。即粗加工階段以去除余量為主，應(yīng)挑選剛性較好、精度較低的刀具，半精加工、精加工階段以---零件的加工精度和產(chǎn)品為主，應(yīng)挑選---度高、精度較高的刀具，粗加工階段所用刀具的精度蕞低、而精加工階段所用刀具的精度蕞高。如果粗、精加工挑選相同的刀具，建議粗加工時(shí)選用精加工篩選下來的刀具，因?yàn)榫�加工篩選的刀具磨損狀況大多為刃部細(xì)微磨損，涂層磨損修光，持續(xù)運(yùn)用會(huì)影響精加工的加工，但對(duì)粗加工的影響較小。

3依據(jù)加工區(qū)域的特色挑選刀具和幾許參數(shù)。在零件結(jié)構(gòu)允許的狀況下應(yīng)選用大直徑、長(zhǎng)徑比值小的刀具；切削薄壁、超薄壁零件的過中心銑刀端刃應(yīng)有滿意的向心角，以削減刀具和切削部位的切削力。加工鋁、銅等較軟資料零件時(shí)應(yīng)挑選前角稍大一些的立銑刀，齒數(shù)也不要---4齒。

選取刀具時(shí)，要使刀具的尺度與被加工工件的外表尺度相適應(yīng)。出產(chǎn)中，平面零件周邊概括的加工，常選用立銑刀；銑削平面時(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀；加工毛坯外表或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對(duì)一些立體型面和變斜角概括外形的加工，常選用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

在進(jìn)行自在曲面加工時(shí)，因?yàn)榍蝾^刀具的端部切削速度為零，因而，為---加工精度，切削行距一般很小，故球頭銑刀適用于曲面的精加工。而端銑刀無論是在外表加工上還是在加工功率上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于球頭銑刀，因而，在---零件加工不過切的前提下，粗加工和半精加工曲面時(shí)，盡量挑選端銑刀。別的，刀具的---度和精度與刀具價(jià)格聯(lián)系---，有---引起注意的是，在大多數(shù)狀況下，挑選好的刀具盡管增加了刀具本錢，但由此帶來的加工和加工功率的進(jìn)步，則能夠使整個(gè)加工本錢---下降。

在加工中心上，替代進(jìn)口切槽刀片，一切刀具全都預(yù)先裝在刀庫里，經(jīng)過數(shù)控程序的選刀和換刀指令進(jìn)行相應(yīng)的換刀動(dòng)作。有---選用適合機(jī)床刀詳細(xì)系標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)規(guī)范刀柄，以便數(shù)控加工用刀具能夠敏捷、準(zhǔn)確地裝置到機(jī)床主軸上或返回刀庫。編程人員應(yīng)能夠了解機(jī)床所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺度、調(diào)整辦法以及調(diào)整規(guī)模等方面的內(nèi)容，以---在編程時(shí)斷定刀具的徑向和軸向尺度，合理安排刀具的擺放次序。

特征造型不只能表達(dá)機(jī)械零件的底層幾許信息，并且可從具有工程意義的較高層次上對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行表達(dá)和建模，有用支持產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)。因而，特征造型是將規(guī)劃與計(jì)算、工程分析、數(shù)控加工編程等環(huán)節(jié)聯(lián)結(jié)起來的樞紐。

大多數(shù)特征造型體系均選用鴻溝表明法(b-rep)和結(jié)構(gòu)幾許法(csg)相結(jié)合的辦法來描繪零件的形狀特征。鴻溝表明法首要用于描繪構(gòu)成幾許體的幾許元素(頂點(diǎn)、線、面等)之間的拓?fù)渎?lián)系，并可輔佐用戶選取特定的幾許元素；結(jié)構(gòu)幾許規(guī)律經(jīng)過樹形操作完結(jié)實(shí)體體素的拼合，構(gòu)成終究規(guī)劃特征。本文首要討論結(jié)構(gòu)幾許法的擴(kuò)展及其在數(shù)控鏜刀特征造型體系中的使用。該辦法對(duì)于其它數(shù)控刀具相同適用。

2 輔佐面切開法的引進(jìn)

因?yàn)閿?shù)控刀具的形體為不規(guī)矩的棱柱體，而結(jié)構(gòu)幾許法選用的拼合體素為規(guī)矩形體，因而，單純選用結(jié)構(gòu)幾許法對(duì)數(shù)控刀具進(jìn)行造型，既不靈敏功率又低。如引進(jìn)輔佐面切開法，則可簡(jiǎn)化造型進(jìn)程，進(jìn)步造型功率，在某些狀況下還可下降造型難度。

若選用輔佐面切開法解決上述問題，則只需結(jié)構(gòu)原始長(zhǎng)方體和輔佐面p，然后用

p面切開原始長(zhǎng)方體，即可達(dá)到目的。

為取得形體ⅰ，選用結(jié)構(gòu)幾許法需結(jié)構(gòu)三個(gè)別素，即原始長(zhǎng)方體、直棱柱ⅱ和ⅲ，且直棱柱ⅱ和ⅲ中總有一個(gè)直棱柱需被結(jié)構(gòu)為比實(shí)踐需要的體素大，這也增加了不---的存儲(chǔ)空間。并且，如要---圖2中pt點(diǎn)的空間方位，則需進(jìn)步原始長(zhǎng)方體和直棱柱ⅲ的造型要求，經(jīng)確規(guī)劃原始體素的尺度，才能得到符合要求的pt點(diǎn)。

若選用輔佐面切開法，為取得形體ⅰ，則只須結(jié)構(gòu)一個(gè)基本體素——原始長(zhǎng)方體，然后結(jié)構(gòu)切開輔佐面p1和p2，如需---pt點(diǎn)的方位，只要---p1和p2平面均過pt點(diǎn)即可，而這一點(diǎn)不難做到。

為敘說便利和清楚，以上所舉二例都是經(jīng)化簡(jiǎn)的模型，實(shí)踐造型中所遇到的問題要雜亂得多，并且用結(jié)構(gòu)幾許法結(jié)構(gòu)一個(gè)空間形體能夠經(jīng)由不同的拼合路徑。與一切拼合辦法相比，選用輔佐面切開法都具有明顯的---性。

3 輔佐面切開法的完結(jié)

盡管選用輔佐面切開法可---簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)幾許法，但并非在一切狀況下都能完結(jié)。如圖3所示狀況，為取得形體ⅰ，有---在原始長(zhǎng)方體上減掉長(zhǎng)方體ⅱ，在此狀況下輔佐面切開法就無法運(yùn)用。因而，輔佐面切開法只能作為結(jié)構(gòu)幾許法的彌補(bǔ)和擴(kuò)展，而無法---取代結(jié)構(gòu)幾許法。

輔佐面切開法的使用條件為：

1) 結(jié)構(gòu)幾許法中兩體素有---作差拼合運(yùn)算；

2) 拼合構(gòu)成的終究形體有---坐落輔佐面一側(cè)。

因而，為了蕞大限度地使用輔佐面切開法，在構(gòu)成終究形體時(shí)，應(yīng)盡量選用差拼合辦法。但凡能經(jīng)機(jī)械加工得到的零件，均可經(jīng)過---規(guī)劃基本體素而以差拼合辦法完結(jié)其特征造型。

完結(jié)輔佐面切開法的關(guān)鍵是輔佐面的結(jié)構(gòu)及體素被切開后兩部分的取舍。

平面的幾許界說為：經(jīng)過空間一固---且垂直于一空間向量的曲面。即由一空間固---和一空間向量可僅有地?cái)喽ㄒ粋�(gè)平面，其中固---坐落平面上，空間向量為平面的法向量。因而，平面可由其點(diǎn)法度方程斷定，即

a(x-x0)+b(y-y0)+c( z-z0)=0 (1)

其中 p0(x0，y0，z0)為一固---，而v={a，b，c}為平面的法向量。

依據(jù)界說，可用平面上一點(diǎn)和平面的法向量來結(jié)構(gòu)平面。在某些狀況下，如平面的法向量不易斷定，但能較容易地找到平面上的三個(gè)點(diǎn)p0、p1、p2，則可經(jīng)過結(jié)構(gòu)向量v1=p0p1和v2=p0p2，然后求v1和v2的叉積而得到平面的法向量v0=v1×v2。

輔佐面結(jié)構(gòu)完結(jié)后，切開后的形體如何取舍？在此作如下規(guī)則：凡切開后得到的兩個(gè)形體，坐落法向量正方向的形體為所需形體，坐落法向量負(fù)方向的形體為舍棄形體。在結(jié)構(gòu)平面時(shí)，一定要細(xì)心處理法向量的方向，使其指向所需形體。

4 數(shù)控刀具造型規(guī)劃實(shí)例

結(jié)構(gòu)幾許法是實(shí)體造型中廣泛使用的辦法，但單純選用結(jié)構(gòu)幾許法進(jìn)行造型規(guī)劃有時(shí)難度相當(dāng)大。本文提出使用輔佐面切開法對(duì)結(jié)構(gòu)幾許法進(jìn)行擴(kuò)展并使用于數(shù)控刀具的特征造型進(jìn)程，---下降了造型規(guī)劃的雜亂程度和難度，具有較好的使用價(jià)值。

1．?dāng)?shù)牲加工常用刀具的種類及特色

數(shù)控加工刀具有---適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、和自動(dòng)化程度高的特色，一般應(yīng)包含通用刀具、通用連接刀柄及少量---刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上，因而已逐漸規(guī)范化和系列化。

pcd刀具加工有色金屬是-工業(yè)生產(chǎn)的，不同的鋁合金其加工效果也不盡相同。pcd刀具一般采用鋒利切削刃，在刀具使用初期出現(xiàn)表面差的現(xiàn)象，隨著刀具使用時(shí)間的增加，其加工越來越好，這是由于pcd刀具在切削過程中鋒利刃口的逐漸鈍化所致。在切削加工中，刃口鈍化是影響刀具性能和壽命的重要因素。刀具經(jīng)刃磨后刃口會(huì)存在毛刺和微缺口，這種微缺口會(huì)影響刀具壽命和加工工件表面。刃口鈍化能有效去除小的毛刺和微缺口，得到光滑均勻的切削刃，從而提高工件表面。刃口光滑性的提高能有效預(yù)防積屑瘤的產(chǎn)生。鈍化能夠提高和---刀具的抗拉強(qiáng)度和刃口韌性，增加刀具強(qiáng)度，從而提高刀具壽命，減小因峰刃缺陷而引起的初期不穩(wěn)定磨損。刀具在涂層之前需經(jīng)過鈍化處理，提高刀具表面光潔度，從而使涂層牢固。

圖1 刀具鈍化實(shí)驗(yàn)裝置

　　目前關(guān)于鈍化的研究主要針對(duì)硬質(zhì)合金，而對(duì)于pcd刀具鈍化的研究較少。本文探索一種pcd刀具的鈍化方法及其對(duì)鋁合金加工表面粗糙度的影響。通過國(guó)產(chǎn)小型鈍化機(jī)對(duì)pcd刀片進(jìn)行鈍化，并研究了鈍化加工參數(shù)對(duì)鈍化后刃口的影響，為選擇合理的鈍化加工參數(shù)提供參考。通過單因素試驗(yàn)探究了鈍化對(duì)表面粗糙度的影響，研究分析了不同切削參數(shù)下鈍化刀具對(duì)車削1060鋁合金表面粗糙的影響規(guī)律。

刃口鈍化試驗(yàn)研究

　　如圖1所示，本試驗(yàn)鈍化設(shè)備為2mq6712d小型可轉(zhuǎn)位刀片刃口鈍化機(jī)，用含金剛石磨料的盤刷對(duì)pcd刀具進(jìn)行鈍化。采用特殊的裝夾方式進(jìn)行鈍化，可以使鈍化后的刃口成倒圓形。鈍化后的刀片垂直于切削刃磨一個(gè)端面，從圖中可以看出鈍化后的刃口呈倒圓形見圖2。

圖2 鈍化后切削刃的剖面圖

　　小型可轉(zhuǎn)位刀片刃口鈍化機(jī)主要利用刀具與磨料刷的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成磨損，從而達(dá)到鈍化的目的。磨料刷對(duì)切削刃的磨損形式主要為磨料磨損，去除過程中切削刃的加工和加工效率取決于尼龍絲對(duì)切削刃的碰撞作用。隨著轉(zhuǎn)速的提高和磨料顆粒的增大，磨料顆粒的動(dòng)能增大，碰撞過程越劇烈。但過大的轉(zhuǎn)速和磨料顆粒在鈍化過程中會(huì)導(dǎo)致切削刃崩刃或者崩塊，降低了切削刃的表面。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，選擇合適的轉(zhuǎn)速和磨料顆粒在---加工效率的同時(shí)有利于提高切削刃的鈍化。因此本試驗(yàn)選用絲徑4mm含800目金剛石磨料的磨料刷，轉(zhuǎn)速800r/min，切削刃和磨料刷接觸長(zhǎng)度為2mm，在該條件下能夠得到較好表面的切削刃。圖2為切削刃鈍化后的微觀形貌，從圖中可以看出選擇上述鈍化加工參數(shù)得到的鈍化后的刃口很光滑均勻，隨著鈍化時(shí)間的改變可以得到不同大小的鈍化半徑。

　　通過圖2和圖3可以看出，利用國(guó)產(chǎn)小型可轉(zhuǎn)位刀片刃口鈍化機(jī)，采用特殊的裝夾方式并選用合理的鈍化加工參數(shù)對(duì)pcd刀片進(jìn)行鈍化，可以得到光滑均勻的倒圓刃。

圖3 鈍化后的切削刃的形貌

單因素切削試驗(yàn)

　　在相同的切削條件下，采用相同切削參數(shù)對(duì)比鈍化與未鈍化的pcd刀具車削1060鋁合金材料對(duì)表面粗糙度的影響規(guī)律。為了進(jìn)一步研究切削---對(duì)鈍化刀具所形成表面粗糙度的影響，選用較小切削---參數(shù)分析切削---對(duì)表面粗糙度的影響。

1.試驗(yàn)條件

　　機(jī)床參數(shù)：sk50p/750型數(shù)控車床；工件材料：1060鋁合金，工件尺寸φ70mm×250mm圓棒；刀桿型號(hào)：sdjcr2525m11；刀片參數(shù)：pcd刀片型號(hào)dcmw11t304，粒度約10μm。測(cè)量?jī)x器：車削后工件的表面粗糙度的測(cè)量采用觸針式表面粗糙度儀時(shí)代tr200，取樣長(zhǎng)度2.5mm，取樣數(shù)量5，在不同位置取5次樣計(jì)算平均值。pcd刀具的主要幾何參數(shù)如表1所示。

表1 pcd車刀的主要幾何參數(shù)

2.試驗(yàn)方案

　　采用鈍化和未鈍化兩種pcd車刀車削工件外圓，選取的刀具鈍化值約為18μm。冷卻方式為乳化液冷卻，切削參數(shù)及測(cè)量結(jié)果如表2和表3所示，鈍化和未鈍化刀具均采用此組參數(shù)。

試驗(yàn)結(jié)果分析

1.不同切削參數(shù)下pcd刀具鈍化對(duì)表面粗糙度的影響分析

表2 切削參數(shù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　根據(jù)表2中所得的試驗(yàn)結(jié)果繪制各參數(shù)對(duì)表面粗糙度影響圖，圖4為鈍化和未鈍化兩種刀具切削速度對(duì)表面粗糙度的影響，可見，鈍化刀具加工工件表面粗糙度總體低于未鈍化刀具。鈍化和未鈍化刀具加工工件表面粗糙度都隨切削速度的增大而增大，但增大幅度很小。

圖4 鈍化和未鈍化刀具切削速度對(duì)表面粗糙度的影響

　　圖5為鈍化和未鈍化兩種刀具進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度的影響。從圖中可以看出，鈍化和未鈍化刀具隨著進(jìn)給量的增加表面粗糙度呈增大趨勢(shì)，且增大的幅度較大。在進(jìn)給量較小時(shí)，鈍化和未鈍化刀具車削所形成表面粗糙度區(qū)別不大；隨著進(jìn)給量的增大，鈍化對(duì)表面粗糙度的影響越來越明顯，在進(jìn)給較大時(shí)鈍化刀具車削所形成表面粗糙度明顯小于未鈍化刀具。

圖5 鈍化和未鈍化兩種刀具進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度的影響

　　圖6為鈍化和未鈍化兩種刀具切削---對(duì)表面粗糙度的影響。從圖中可以看出，鈍化刀具加工工件表面粗糙度總體低于未鈍化刀具。在0.1-06mm切削---范圍內(nèi)，切削---對(duì)表面粗糙度影響不大。

圖6 鈍化和未鈍化兩種刀具切削---對(duì)表面粗糙度的影響

　　由上述分析可知，pcd刀具車削1060鋁合金時(shí)進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度的影響，速度和切削---對(duì)表面粗糙度的影響較小。在不同切削參數(shù)下鈍化后的刀具所形成表面粗糙度低于未鈍化刀具，隨著進(jìn)給量的增大鈍化對(duì)表面粗糙度的影響越來越大。這是由于鈍化后的刀具在刃口處形成了一個(gè)光滑均勻的倒圓刃，消除了刃磨后的微缺口，同時(shí)由于鈍化半徑的存在對(duì)已加工表面起擠壓修光作用，因此鈍化后的刀具車削所形成的工件表面更高。

2.鈍化刀具在小切削---時(shí)對(duì)表面粗糙度的影響

　　通過分析可知，在所選的切削---范圍內(nèi)，切削---對(duì)表面粗糙度基本沒有影響。為了進(jìn)一步研究切削---對(duì)鈍化刀具車削形成的表面粗糙度的影響規(guī)律，采用小切削---，研究鈍化對(duì)車削所形成的表面粗糙度的影響。測(cè)量結(jié)果見表3。

表3 小切削---參數(shù)對(duì)表面粗糙度的影響

　　根據(jù)表3中實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制切削---對(duì)表面粗糙度影響規(guī)律如圖7所示。從圖中可以看出，在切削---為20μm時(shí)，鈍化刀具所形成表面粗糙度比同一條件下其他切削---所形成的表面粗糙度低，未鈍化刀具沒有此現(xiàn)象。可見，當(dāng)切削---約為20μm時(shí)，鈍化半徑對(duì)表面粗糙度的影響比較明顯。

圖7 小切削---對(duì)表面粗糙度的影響

小結(jié)

1采用特殊的裝夾方式，在合理的加工參數(shù)下通過國(guó)產(chǎn)小型鈍化機(jī)作鈍化處理后，可以得到光滑均勻的正倒圓切削刃。

2pcd刀具車削1060鋁合金時(shí)，進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度的影響，切削速度和切削---對(duì)表面粗糙度的影響較小。在相同切削條件下，使用相同切削參數(shù)鈍化刀具車削1060鋁合金所獲得的表面粗糙度低于未鈍化刀具。隨著進(jìn)給量的增大，鈍化對(duì)表面粗糙度的影響越來越大，在進(jìn)給量較大時(shí)鈍化刀具車削所形成表面粗糙度明顯小于未鈍化刀具。刀具經(jīng)鈍化后消除了刃口毛刺和微刃口，同時(shí)在刃口處形成一個(gè)倒圓形刃口半徑。刃口半徑的存在對(duì)工件已加工表面起到了擠壓修光作用，提高了工件表面。

3鈍化刀具在切削---為20μm時(shí)加工獲得的表面粗糙度低于其他切削---，鈍化對(duì)表面粗糙度的影響比較明顯。