1合理的选择刀具材料
刀具材料是刀具切削部分的材料。高速切削的过程中,刀具材料与工件接触的时间减少,但接触频率增高,因此在金属切削过程中,刀具承受着来自工件的巨大的冲击力和摩擦力,并且在铣削过程中将产生出大量的热量不断地向刀具传递。因此作为数控铣削刀具必须具有高硬度(一般刀具材料必须比工件材料的硬度大2~4倍)、高韧性(即能承受高的冲击力)、高耐磨性、高耐热性和良好的工艺性。在数控铣床上常见的铣刀材料有:①金刚石和立方氮化硼;②陶瓷刀具;③硬质合金钢;④高速钢。不同的刀具材料它的硬度、韧性、耐磨性、耐热性均不相同。在切削加工过程中,根据不同的加工要求应选择不同的刀具材料,例如:陶瓷材料,其材料轻,有高的硬度、高的耐磨性、高的耐热性,其允许的切削速度为硬质合金钢的2~3倍,但陶瓷刀具脆性大,抗弯、抗冲击的能力差,故粗加工一般不使用它。不同的刀具材料或同种刀具加工不同的工件材料时刀具的寿命往往会存在很大的差别,因此每一品种的刀具材料都有其*的加工对象,也即存在切削刀具材料与加工对象的合理匹配问题,匹配即物理、化学相匹配以获得zui长的刀具寿命和zui大的切削加工效率。下面将这几种刀具材料的物理、化学性质比较结果罗列如下:①刀具材料的硬度大小顺序为:金刚石和立方氮化硼>陶瓷刀具>硬质合金钢>高速钢。②刀具材料的抗弯强度和断裂韧性大小顺序为:高速钢>硬质合金钢>陶瓷刀具>金刚石和立方氮化硼。③导热系数大小顺序:金刚石和立方氮化硼>陶瓷刀具>硬质合金钢>高速钢。刀具材料的硬度越高,其耐磨性就越好,但其强度和韧性就越差。例如:硬质合金钢中含钴量越高硬度就越高但强度和韧性就越差,反之。导热系数越大刀具在加工时越不易变形,导热差的工件在进行加工时应选择导热性能较好的刀具。
2铣刀的选择
铣刀是多刃刀具,它的每一个刀齿相当于一把车刀,它的切削基础规律与车削相似,但铣削是断续切削,切削厚度和切削面积随时在变化,因此,铣削具有一些特殊性。铣刀在旋转表面上或端面上具有刀齿,铣削时,铣刀的旋转运动是主运动,工件的直线运动是进给运动。常用的铣刀有:圆柱铣刀、立铣刀、硬质合金面铣刀、键槽铣刀、三面刃铣刀、半圆键槽铣刀等等。刀具的选择是数控加工工序设计的重要内容,它不仅影响机床的加工效率,而且直接影响加工质量。另外,数控机床主轴转速比普通机床高1~2倍,且主轴输出功率大。因此与传统加工方法相比,数控加工对刀具的要求更高,不仅要求精度高、强度大、刚度好、耐用度高,而且要求尺寸稳定、安装调整方便并且刀具的结构、几何参数要合理。
数控铣床上使用zui多的是可转位面铣刀和立铣刀,因此我主要介绍面铣刀和立铣刀参数的选择。①面铣刀的选择,可转位面铣刀可分为粗齿、细齿和密齿三种。粗齿容削量大主要用于粗加工,细齿主要用于加工具有断续加工表面的铸件和连续表面的钢件。密齿主要用于加工薄壁零件。面铣刀的直径一般在¢16mm~¢630mm之间,选择铣刀的直径尽可能大,尽量一次包容工件的整个加工宽度,以提高加工精度和效率,减小接刀刀痕。面铣刀的前角选择与车刀相似,只不过铣刀的冲击更大一些,故前角选择比车刀要小一些,前角的选择是根据工件材料和刀具材料来选择的,一般可按表1进行选择。
铣刀的磨损主要在后刀面上,故要加大后角,后角一般在5°~12°之间,工件材料越软后角应越大,反之。主偏角在45°~90°之间选取,工件材料为铸铁时选45°,钢材时选75°,铣削凸肩平面或薄壁零件时选90°。②立铣刀的选择,铣削内轮廓时,立铣刀的直径应小于零件内轮廓的zui小曲率半径,一般为zui小曲率半径的0.8~0.9倍,下刀量一般为刀具直径的四分之一或六分之一。加工不通孔时,立铣刀切削刃长度应长于零件深度的5mm~10mm长度。加工肋时,刀具直径为5~10倍的肋的厚度。
当然选择好的刀具必然使得加工效率和加工质量大大提高,但由此所带来的刀具价格也会大大攀升,因此选择刀具不仅仅要考虑加工效率和加工质量,zui值得关注的还是加工成本,故在满足了加工质量的前提下,是要提高加工效率还是要降低成本,那么合理的选择刀具才是其平衡点。
3铣削用量的选择
铣削用量的确定应根据加工性质、加工要求、工件材料及刀具材料和尺寸等查阅铣削用量手册、刀具产品目录推荐的参数并结合实践经验。通常考虑如下因素:刀具差异,不同厂家生产的刀具质量不同,铣削用量应根据实际使用的刀具结合现场经验加以调整。机床特性,铣削用量受机床电动机的功率和机床刚性的限制,必须在机床规定的范围之内进行选择,否则可能造成闷车、机床变形或机床振动。
铣削加工用量包括主轴转速、背吃刀量和侧吃刀量、进给量和切削速度。
3.4铣削速度vc(m/min)的确定。根据已选定的背吃刀量、进给量和刀具的耐用度选择切削速度,一般是根据生产实践经验在机床说明书允许的切削速度范围内查表选取或者参考有关切削用量手册选用如表3所示。
在选择切削速度时,还应考虑:应尽量避开积削瘤产生的区域;断续切削时,为减小冲击和热应力,要适当降低切削速度;在易发生振动的情况下,切削速度应避开自激振动的临界速度;加工大件、细长件和薄壁件时,应选用较低的切削速度;加工带外皮的工件时,应适当降低切削速度;工艺系统刚性差的应减小切削速度。
3.5主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据铣削速度进行计算确定,n=1000vc/∏d(d为刀具直径)。
4小结
数控铣削过程中,铣刀和铣削用量的选择具有很大的灵活性,只有真正理解了铣刀和铣削用量的选择原则和目的,并在实践中不断进行总结再结合现场的生产状况进行合理的选择铣刀和铣削用量,才能真正使铣削加工做到率和高质量。
