淺談精密銑削技術在加工中心的應用

    論文關鍵詞：刀具 種類選擇 切削用量
    論文摘要：機械制造業(yè)在整個國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位,而其中金屬切削加工是基本而又可靠的精密加工手段。在進行數(shù)控編程的過程中，刀具的選擇和切削用量的確定是十分重要，它不僅對被加工零件的質(zhì)量影響巨大，甚至可以決定著機床功效的發(fā)揮和安全生產(chǎn)的順利進行。所以，在編制加工程序時，選擇合理的刀具和切削用量，是編制高質(zhì)量加工程序的前提。 
　　 一、引言 
　　 機械制造業(yè)在整個國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位,而其中金屬切削加工是基本而又可靠的精密加工手段,在機械、電機、電子等各種現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)部門中都起著重要的作用。工具的設計、制造和使用自古以來就很受重視,這里我們所說的工具,不僅僅指進行機械加工的機床,我們更關心的是直接進行切削加工的刀具。刀具是推動金屬切削加工技術發(fā)展的一個極為活躍而又十分關鍵的因素,可以說切削加工技術發(fā)展、革新的歷史就是刀具發(fā)展的歷史。 
　　 我單位在2008年引進了小巨人公司制作的兩臺車銑加工中心。但一直未能在零件上真正實現(xiàn)和普及數(shù)控車銑加工中心的銑削功能。刀具選擇、加工路徑規(guī)劃 、切削用量設定等，編程人員只要設置了有關的參數(shù)，就可以自動生成NC程序并傳輸至數(shù)控機床完成加工。因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的，這與普通機床加工形成鮮明的對比，同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時充分考慮數(shù)控加工的特點。研究掌握數(shù)控車銑加工中心的銑削功能，對于形狀復雜以及精度要求很高的回轉(zhuǎn)體零件的精密加工，提升我單位數(shù)控精密加工能力，具有很重要的現(xiàn)實意義。 
　　 二、數(shù)控銑加工常用刀具的種類 
　　 數(shù)控銑加工刀具種類很多，為了適應數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點，所用刀具正朝著標準化、通用化和模塊化的方向發(fā)展，主要包括銑削刀具和孔加工刀具兩大類。為了滿足高效和特殊的銑削要求，又發(fā)展了各種特殊用途的專用刀具。數(shù)控銑刀具的分類有多種方法，根據(jù)刀具結構可分為：①整體式；②鑲嵌式，采用焊接或機夾式連接，機夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；③特殊型式，如復合式刀具，減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：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，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：平端立銑刀、圓角立銑刀、球頭刀和錐度銑刀等。 
　　 三、加工中心刀具類型的選擇 
　　 刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。生產(chǎn)中，被加工零件的幾何形狀是選擇刀具類型的主要依據(jù)。 
　　 1）銑削刀具的選用。加工曲面類零件時，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切，而避免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采用球頭刀，粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀；銑較大平面時，為了提高生產(chǎn)效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀；銑小平面或臺階面時一般采用通用銑刀；銑鍵槽時，為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀；  2）孔加工刀具的選用。數(shù)控機床孔加工一般無鉆模，由于鉆頭的剛性和切削條件差，選用鉆頭直徑D應滿足L/D≤5（L為鉆孔深度）的條件；鉆孔前先用中心鉆定位，保證孔加工的定位精度；精絞前可選用浮動絞刀，絞孔前孔口要倒角；鏜孔時應盡量選用對稱的多刃鏜刀頭進行切削，以平衡鏜削振動；盡量選擇較粗和較短的刀桿，以減少切削振動。在經(jīng)濟型數(shù)控加工中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工部位；③粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；④先銑后鉆；⑤先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低。總之，根據(jù)被加工工件材料的熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數(shù)控銑床的生產(chǎn)效率和獲得滿意的加工質(zhì)量的前提。 
　　 3）切削速度的確定。進給速度是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制。在輪廓加工中，在接近拐角處應適當降低進給量，以克服由于慣性或工藝系統(tǒng)變形在輪廓拐角處造成“超程”或“欠程”現(xiàn)象。確定進給速度的原則：1）當工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進給速度。一般在100~200mm/min范圍內(nèi)選取。2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在20~50mm/min范圍內(nèi)選取。3）當加工精度，表面粗糙度要求高時，進給速度應選小些，一般在20~50mm/min范圍內(nèi)選取。4）刀具空行程時，特別是遠距離“回零”時，可以選擇該機床數(shù)控系統(tǒng)給定的最高進給速度。 
　　 4）背吃刀量（或側(cè)吃刀量）的確定。在保證加工表面質(zhì)量的前提下，背吃刀量(ap)應據(jù)機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。 
　　 四、結束語 
　　 我單位數(shù)控加工中心具有軸向和頸相動力頭，能實現(xiàn)三個坐標的聯(lián)動。利用極坐標插補指令和圓柱插補指令進行了程序優(yōu)化和開發(fā)，并對機床加工工位重復定位誤差進行了有效的補償，初步實現(xiàn)對回轉(zhuǎn)體的側(cè)面進行快捷可靠的精密銑削加工，提高了加工精度和表面加工質(zhì)量。 
　　 
　　參考文獻: 
　　[1]尹潔華.用新型刀具實現(xiàn)高效優(yōu)質(zhì)低成本生產(chǎn)[J].工具技術,1995,(09) 
　　[2]王守安.切削刀具的發(fā)展趨勢[J].工具技術,1996,(07)

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