數控機床刀具選擇和應用

　　數控機床刀具選擇和應用

　　摘 要： 數控機床取代傳統的普通機床進(jìn)行大量機械加工，普通機械逐漸被數控機械所代替。

　　數控機床的刀具材料選擇和近幾年來(lái)在刀具材料，創(chuàng )新科技領(lǐng)域的現狀及發(fā)展趨勢。

　　拉削、滾壓、搓擠刀具和復合(組合)孔加工數控刀具和集成刀具材料及特種數控機床領(lǐng)域的創(chuàng )新科技成果不斷產(chǎn)生制造業(yè)新興經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞： 數控機床;刀具材料;選擇及應用

　　機械制造產(chǎn)業(yè)應用數控機床(CNC)加工中心(MC)柔性制造單元(FMC)和柔性制造(FMS)作為自動(dòng)化制造工程組成部分，成配套數控機床選擇合適的刀具材料與刀具，在數控機床加工生產(chǎn)中是核心重要問(wèn)題。

　　正確設計與合理使用數控機床對應材料的刀具，對數控機床高效率自動(dòng)化流程作業(yè)進(jìn)程有提高生產(chǎn)效率和提升工件表面加工精度的重要意義。

　　數控機床應用刀具為兩大類(lèi)。

　　模塊化刀具為主流，以前常用普通機床配置的常規刀具。

　　目前數控機床模塊化刀具在數控加工制造業(yè)占比重越來(lái)越高，數控機床模塊化刀具可以縮短換到時(shí)間、縮短數控機床停機時(shí)間、單位時(shí)間內增加工件的產(chǎn)成率、將數控機床的夾具對應配套刀具配置與換刀時(shí)間大幅縮短，使單位時(shí)間內生產(chǎn)效率提升，提高性?xún)r(jià)比和經(jīng)濟效益。

　　數控加工刀具執行科學(xué)合理與標準化配置，提高了刀具使用率。

　　按照模塊化刀具系統，數控加工刀具分配為車(chē)削加工刀具、鉆削加工刀具、鏜銑加工刀具。

　　加工逆螺紋刀具、復合機床刀具應用于特別的數控機床加工工件，為特殊加工刀具。

　　可轉位與不可轉位機床夾具由加工刀具的刀體結構決定歸類(lèi)為機架式刀具和焊接式刀具，即為鑲嵌式加工刀具。

　　加工復雜體工型件轉速較高及材料硬度較高毛坯件時(shí)，需加工刀具刀柄有良好減震措施，即為減震式加工刀具。

　　加工高硬度、高強度材料毛坯件造成高熱高溫需降溫潤滑，由加工刀具的中空體內部精細通孔將切削冷卻潤滑液注射至隨機刀刃切削刃位置起到冷卻潤滑和帶走切削屑的作用，此為冷卻式加工刀具。

　　切削工字鋼及YT類(lèi)可鍛鑄鐵為P型，切削合金鑄鐵及高含量錳鋼和不銹鋼奧氏體及鑄鐵為YW類(lèi)屬于M型，切削鈦金屬及高溫合金屬于M-S型，切削非鈦金屬、低溫強硬鑄鐵、鑄鐵屬于K類(lèi)即YG型，切削非鐵合金、鎂鋁金屬屬于K-N型，切削淬火硬化合金屬于K-H型。

　　以上屬于在數控加工切削過(guò)程中使用頻率極高的硬質(zhì)合金類(lèi)刀具。

　　固定型狀毛坯料、堅韌級別高的硬質(zhì)合金適合作為高速鋼刀具;而易磨損、硬度低、紅硬性低于硬質(zhì)合金的高速鋼，則不符合應用在數控高速加工切削選擇的刀具中，無(wú)法針對高硬度材料進(jìn)行切削，高速鋼加工刀具刃部需要在加工前期進(jìn)行針對加工材料的專(zhuān)業(yè)打磨，加工為符合特別目的的非國標準的非標加工刀具。

　　隨著(zhù)模塊化刀具根據新興工程材料領(lǐng)域的發(fā)展，特別行業(yè)應用陶瓷加工刀具、金剛石加工刀具及PCBN刀人造立方氮化硼刀具。

　　陶瓷加工刀具具有耐磨、高密度、高硬度、無(wú)毛細孔、不會(huì )藏污納垢、非金屬鑄造不會(huì )生銹、切食物無(wú)金屬味殘留、輕薄銳利、易拿易切、清洗容易等優(yōu)點(diǎn)，具有許多金屬制刀具無(wú)法取代的特性。

　　陶瓷刀的硬度僅次于鉆石;金剛石刀具具有極高的硬度和耐磨性、低摩擦系數、高彈性模量、高熱導、低熱膨脹系數，以及與非鐵金屬親和力小等優(yōu)點(diǎn)。

　　可以用于非金屬硬脆材料如石墨、高耐磨材料、復合材料、高硅鋁合金及其它韌性有色金屬材料的精密加工。

　　金剛石刀具類(lèi)型繁多，性能差異顯著(zhù)，不同類(lèi)型金剛石刀具的結構、制備方法和應用領(lǐng)域有較大區別。

　　PCBN刀具最適合于鑄鐵、淬硬鋼等材料的高速切削加工，當切削速度超過(guò)一定限度后，切削速度越高，PCBN刀具后刀面磨損速度反而越小，即高速切削下刀具的壽命反而高，這一特點(diǎn)尤其適合現代高速切削加工。

　　數控車(chē)床車(chē)削加工刀具通常應用國家標準的轉位機夾刀具，轉位機床機夾夾具均有標準對應的刀具刀片刃部和刀具刀體。

　　車(chē)削刀體刀刃部可按對應車(chē)削材料分為高速鋼刀片、硬質(zhì)合金外涂層刀片、及硬質(zhì)合金刀體刀刃刀片三類(lèi)型。

　　其切削刀具分類(lèi)為內螺紋切削刀、外螺紋切削刀、內圓切屑刀、外圓切削刀、切斷切削刀、孔切屑刀、鏜削刀具、改絲錐、心孔鉆削刀具。

　　如果使用機夾杠銷(xiāo)、機夾螺釘及機夾螺釘夾板和機夾內外楔塊，則數控切削加工刀具作為機夾可轉位刀具不需要進(jìn)行刀刃部位打磨。

　　數控車(chē)削刀具具體為切削斷面、切削斷面環(huán)形槽、切削凹槽、切削內螺紋、切削外螺紋、切削內孔、切削外圓、切削斷面等。

　　數控機床鉆削應用為：鉆削鉸制孔、鉆削內外螺紋、鉆削深孔、鉆削小孔徑、鉆削短淺孔洞。

　　數控加工鉆削刀具常用六種聯(lián)接方式，各自與數控銑床、數控鏜床、數控加工中心、數控車(chē)床和數控車(chē)削中心配套聯(lián)接。

　　六種聯(lián)接方式為：圓柱聯(lián)接、圓錐聯(lián)接、螺紋聯(lián)接、緊定螺釘直柄聯(lián)接和最簡(jiǎn)單常用的直柄聯(lián)接。

　　數控鏜床鏜削加工鏜刀根據加工要求為粗鏜刀和精鏜刀，根據鏜刀分部為鏜頭加鏜刀柄式和整體式。

　　鏜刀是精密孔加工中不可缺少的重要刀具。

　　數控銑床銑削加工刀具要以以下對象為基準進(jìn)行選擇：銑削性能和加工余量、銑削加工件的金屬材質(zhì)、銑削加工件的幾何形狀、銑削加工件的表面質(zhì)量要求、銑削加工件的熱處理狀態(tài)等，銑刀應用高剛性、高耐用度的刀具。

　　銑削大面積時(shí)使用鑲嵌刀片式盤(pán)形銑刀，增加單位時(shí)間產(chǎn)品產(chǎn)成效率和增加被加工工件外部表面的粗糙度;使用通用銑刀銑削小面積或階梯面;使用用兩刃鍵槽銑刀銑鍵槽;使用鉆頭、鏜刀等孔加工類(lèi)刀進(jìn)行孔加工。

　　在輕中型銑削中使用平裝結構銑刀，在重型型銑削中使用立裝結構銑刀銑削加工。

　　數控機床的切削刀具選擇問(wèn)題盡可能選擇高硬度、高強度、高耐受性切削刀具。

　　增強切削加工時(shí)效、提高切削可靠性延遲了刀具使用時(shí)效和耐用度，在切削加工前嚴格按工藝流程檢查刀具，避免切削過(guò)程損失。

　　使用可轉位機夾刀具，補償刀具預調和滿(mǎn)足精度要求。

　　參考文獻：

　　[1]吳道全，《金屬切削原理及刀具》，重慶大學(xué)出版社.

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