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刀具定制之數(shù)控刀具的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括
1)汽車行業(yè) 汽車行業(yè)的加工特點(diǎn)一是大批量、流水線生產(chǎn),二是加工條件相對(duì)比較固定。為了優(yōu)化生產(chǎn),提高質(zhì)量和效率,汽車行業(yè)對(duì)刀具的加工效率和使用壽命提出了非??量痰囊蟆M瑫r(shí),由于采用流水線作業(yè),為了避免因換刀導(dǎo)致整條生產(chǎn)線的停機(jī)、造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,所以通常采用強(qiáng)制性的統(tǒng)一換刀的方式。這對(duì)刀具質(zhì)量的穩(wěn)定性也提出了獨(dú)一的高要求。
2)航空航天行業(yè) 航空航天業(yè)的加工特點(diǎn)一是加工精度要求高,二是材料難加工。該行業(yè)所加工的零部件材料大多為韌性和強(qiáng)度都非常高的高溫合金和鎳鈦合金(如INCONEL718等)。
3)大型渦輪機(jī)、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及柴油機(jī)生產(chǎn)企業(yè) 這些企業(yè)所要加工的零件大多體積龐大、價(jià)值昂貴,在加工時(shí),保證被加工零件的精度和少出廢品是至關(guān)重要的,所以在這些行業(yè)里經(jīng)常采用進(jìn)口刀具。
4)使用數(shù)控機(jī)床較多的企業(yè) 俗話說(shuō)“好馬配好鞍”,為了提高加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量,充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的使用效率,往往采用進(jìn)口刀具更易達(dá)到預(yù)期的效果。
5)外資企業(yè) 在這些企業(yè)中,往往更注重生產(chǎn)效率和質(zhì)量的保證。
在選擇非標(biāo)定制刀具的類型和規(guī)格時(shí),主要考慮以下因素的影響
(1)生產(chǎn)性質(zhì)
在這里生產(chǎn)性質(zhì)指的是零件的批量大小,主要從加工成本上考慮對(duì)刀具選擇的影響。
例如在大量生產(chǎn)時(shí)采用特殊刀具,可能是合算的,而在單件或小批量生產(chǎn)時(shí),選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具更適合一些。
(2)機(jī)床類型
完成該工序所用的數(shù)控機(jī)床對(duì)選擇的刀具類型(鉆、車刀或銑刀)的影響。在能夠保證工件系統(tǒng)和刀具系統(tǒng)剛性好的條件下,允許采用高生產(chǎn)率的刀具,例如高速切削車刀和大進(jìn)給量車刀。
(3)數(shù)控加工方案
不同的數(shù)控加工方案可以采用不同類型的刀具。例如孔的加工可以用鉆及擴(kuò)孔鉆,也可用鉆和鏜刀來(lái)進(jìn)行加工。
(4)工件的尺寸及外形
工件的尺寸及外形也影響刀具類型和規(guī)格的選擇,例如特型表面要采用特殊的刀具來(lái)加工。
(5)加工表面粗糙度
加工表面粗糙度影響刀具的結(jié)構(gòu)形狀和切削用量,例如毛坯粗銑加工時(shí),可采用粗齒銑刀,精銑時(shí)較好用細(xì)齒銑刀。
(6)加工精度
加工精度影響精加工刀具的類型和結(jié)構(gòu)形狀,例如孔的加工依據(jù)孔的精度可用鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀或鏜刀來(lái)加工。
(7)工件材料
工件材料將決定刀具材料和切削部分幾何參數(shù)的選擇,刀具材料與工件的加工精度、材料硬度等有關(guān)。
在選擇數(shù)控機(jī)床加工定制刀具時(shí),還應(yīng)考慮以下幾方面的問(wèn)題
(1)數(shù)控刀具的類型、規(guī)格和精度等級(jí)應(yīng)能夠滿足加工要求,刀具材料應(yīng)與工件材料相適應(yīng)。
(2)切削性能好。為適應(yīng)刀具在粗加工或?qū)﹄y加工材料的工件加工時(shí)能采用大的背吃刀量和高進(jìn)給量,刀具應(yīng)具有能夠承受高速切削和強(qiáng)力切削的性能。同時(shí),同一批刀具在切削性能和刀具壽命方面一定要穩(wěn)定,以便實(shí)現(xiàn)按刀具使用壽命換刀或由數(shù)控系統(tǒng)對(duì)刀具壽命進(jìn)行管理。
(3)精度高。為適應(yīng)數(shù)控加工的高精度和自動(dòng)換刀等要求,刀具必須具有較高的精度,如有的整體式立銑刀的徑向尺寸精度高達(dá)0.005mm。
(4)可靠性高。要保證數(shù)控加工中不會(huì)發(fā)生刀具意外損傷及潛在缺陷而影響到加工的順利進(jìn)行,要求刀具及與之組合的附件必須具有很好的可靠性及較強(qiáng)的適應(yīng)性。
(5)耐用度高。數(shù)控加工的刀具,不論在粗加工或精加工中,都應(yīng)具有比普通機(jī)床加工所用刀具更高的耐用度,以盡量減少更換或修磨刀具及對(duì)刀的次數(shù),從而提高數(shù)控機(jī)床的加工效率和保證加工質(zhì)量。
(6)斷屑及排屑性能好。數(shù)控加工中,斷屑和排屑不像普通機(jī)床加工那樣能及時(shí)由人工處理,切屑易纏繞在刀具和工件上,會(huì)損壞刀具和劃傷工件已加工表面,甚至?xí)l(fā)生傷人和設(shè)備事故,影響加工質(zhì)量和機(jī)床的安全運(yùn)行,所以要求刀具具有較好的斷屑和排屑性能。
難加工材料的切削加工方法
難加工材料的界定及具體品種,隨時(shí)代及領(lǐng)域而各有不同,例如,宇航產(chǎn)業(yè)常用的超耐熱合金、鈦合金及含有碳纖維的復(fù)合材料等,都該領(lǐng)域的難加工材料。
切削領(lǐng)域中的難加工材料
在切削加工中,通常出現(xiàn)的刀具磨損包括如下兩種形態(tài):(1)由于機(jī)械作用而出現(xiàn)的磨損,如崩刃或磨粒磨損等;(2)由于熱及化學(xué)作用而出現(xiàn)的磨損,如粘結(jié)、擴(kuò)散、腐蝕等磨損,以及由切削刃軟化、溶融而產(chǎn)生的破斷、熱疲勞、熱龜裂等。
切削難加工材料時(shí),在很短時(shí)間內(nèi)即出現(xiàn)上述刀具磨損,這是由于被加工材料中存在較多促使刀具磨損的因素。例如,多數(shù)難加工材料均具有熱傳導(dǎo)率較低的特點(diǎn),切削時(shí)產(chǎn)生的熱量很難擴(kuò)散,致使刀具刃尖溫度很高,切削刃受熱影響極為明顯。另外,難加工材料中的成分和刀具材料中的某些成分在切削高溫條件下產(chǎn)生反應(yīng),出現(xiàn)成分析出、脫落,或生成其他化合物,這將加速形成崩刃等刀具磨損現(xiàn)象。