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数控刀具:切断刀的操作两大要求

发布日期:2013-02-06        阅读次数:2497次

数控刀具中为获得理想的切断效果,需要详细了解切断机理。其中的许多变量必须加以考虑:(1)工件材料和形状;(2)机床;(3)与零件中心轴线相关的切削刃;(4)刀片和断屑器的类型;(5)硬质合金牌号和涂层;(6)影响刀具寿命的其他切削条件。我们在这里先讨论前两项。

1.工件材料和形状

为简化问题,这里讨论三种最普通的工件形状——实心、空心和要求断续切削的不规则形状(如方型和六角型材料和壁厚不一致的空心材料)。

材料一般分为7种类型,为简化问题,这里分为三类。

第一类为要求使用锋利的正前角切削刃进行切削的材料。它包括高温合金、钛合金、铝材、塑料和其他非铁金属以及奥氏体不锈钢。锋利的切削刃能防止这些材料的工作硬化。例如,锋利的切削刃允许使用高的切削速度和进给量,并能整齐地切断硅铝合金而不会留下卷边。同样它也适合于大多数非金属材料(如塑料、尼龙和其他软的免于加工的材料)。

第二类为要求使用零前角或负前角切削刃进行切削的材料。它包括标准的碳钢、合金钢和铸铁。零前角或负前角可以增加切削刃的强度,并允许采用更大的进给速度以及防止断续切削时切削刃的破坏。对于大多数产生连续长切屑的材料,应采用这种零前角或负前角的刀具,它也是工业生产中最经常使用的类型。

第三类包括那些要求使用带断屑器的数控刀具进行加工的材料,断屑器的类型将在后面讨论。这些材料在正常的切削速度和进给率条件下,将产生丝状的长切屑,如轴承工业中使用的52100#钢和其他高等级钢。

机床在加工时通常要求使用断屑器。当用低的额定进给速度加工软的低碳钢和合金钢时,通常会产生不希望出现的长切屑,因此要求操作者经常停机来清除切屑。这样将降低生产率并危及操作者,因为这些切屑是非常锋利的。采用非常低的切削速度加工一些种类的高温合金时,也会产生同样的问题。

当选择切断刀片时,刀片的几何角度可采用与车削甚至铣削用刀片相同的角度。通常如果用大正前角车削或铣削刀片加工一种材料,当进行切断操作时,可选择相同的几何角度。

2.机床

有效切断操作的关键是能够控制切削速度和进给率。两者正确的组合将延长数控刀具寿命,保持加工尺寸的稳定性以及有效控制切屑。所用的机床(其型式和特征)在很大程度上决定了使用者能在多大程度上控制切削参数。

这里机床被分为两类:CNC和非CNC机床。自动化设备是大批量生产最常用的形式。在使用切断刀具时,这可能将产生一些重要的问题。

当一把数控刀具以最低的进给速度正常工作时,这时可确定机床所能采用的最大转速。由于在自动化生产中,一些数控刀具在几个不同的位置同时进行切削,因此在加工中对切削速度和进给率几乎不能调节。例如,一支高速钢麻花钻或成形工具在其中的一个位置工作时,它的最优切削速度将决定所有别的数控刀具的切削速度,这个速度对于大多数硬质合金刀具来说太低。新型自动化设备允许操作者更多地控制进给速度。有些CNC型自动化设备几乎可对整个切削循环给予完全的控制。

被使用的机床将决定硬质合金刀片的牌号、断屑器和切削刃型式。对于传统的自动化设备来说,需要选择韧性较好的硬质合金牌号。低于正常切削速度的硬质合金刀具将在这些设备上进行试验。

超微细硬质合金牌号已大大改进了自动化设备用切断刀具的性能。它们既有与高速钢同样的强度,又具有与硬质合金同样好的耐磨性。
另外一种可进行切断操作的机床是数控车床。它通常装备了以大批量生产为目的的棒料进给机构或类似的装置。这种机床有许多优点,其中最重要的就是在切削循环中,它能对切削速度和进给率实行完全的控制。这样就可使用切削速度高的硬质合金刀片高效地工作。但必须注意,切削速度和进给率应在制造商推荐的范围内。