硬质合金刀具的材料、几何参数对切削力、切削热有重要的影响,正确选择刀具,对减少零件加工变形至关重要。
(1)合理选择刀具几何参数。①前角:在保持刀刃强度的条件下,前角适当选择大一些,一方面可以磨出锋利的刃口,另外可以减少切削变形,使排屑顺利,进而降低切削力和切削温度。切忌使用负前角刀具。②后角:后角大小对后刀面磨损及加工表面质量有直接的影响。切削厚度是选择后角的重要条件。假如不用刀具半径补偿功能,则加工时刀具轴心的轨迹是边长100的正方形,则工件上铣削出的是边长为94的正方形凸台,不符合图纸尺寸的要求。粗铣时,由于进给量大,切削负荷重,发热量大,要求刀具散热条件好,因此,后角应选择小一些。精铣时,要求刃口锋利,减轻后刀面与加工表面的摩擦,减小弹性变形,因此,后角应选择大一些。③螺旋角:为使铣削平稳,降低铣削力,螺旋角应尽可能选择大一些。④主偏角:适当减小主偏角可以改善散热条件,使加工区的平均温度下降。
(2)改善刀具结构。
①减少铣刀齿数,加大容屑空间。由于铝件材料塑性较大,加工中切削变形较大,需要较大的容屑空间,因此容屑槽底半径应该较大、铣刀齿数较少为好。②精磨刀齿。刀齿切削刃部的粗糙度值要小于Ra=0.4um。在使用新刀之前,应该用细油石在刀齿前、后面轻轻磨几下,以消除刃磨刀齿时残留的毛刺及轻微的锯齿纹。四、为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求,近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用,在数量上达到整个数控刀具的30%~40%,金属切除量占总数的80%~90%。这样,不但可以降低切削热而且切削变形也比较小。③严格控制刀具的磨损标准。刀具磨损后,工件表面粗糙度值增加,切削温度上升,工件变形随之增加。因此,除选用耐磨性好的刀具材料外,刀具磨损标准不应该大于0.2mm,否则容易产生积屑瘤。切削时,工件的温度一般不要超过100℃,以防止变形。
刀具长度补偿的含意
不同的设备系统,有不同的对刀方式,而不同的对刀方式,硬质合金刀具长度补偿的含意是不一样的。如某加工中心系统,配上自动测量仪,它的长度补偿是补偿刀具的真正长度,即主轴锥孔端面中心至刀具刃口底端的长度;而某系统中机上手动对刀时长度补偿是指补偿刀具从某一Z轴向基准高度下降到工件座标原点的距离,它补偿的不是刀具的真正长度,而是刀具下降的距离。不同的刀具有不同的长度补偿值;而机内手动对刀时同一把刀加工不同工件编程原点的零件时也有不同的长度补偿值,这些不同的补偿值可以分别寄存在不同的长度补偿号H里面, 以备机床运行时程序随时调用。比如用刀具R3铣边长100的正方形凸台时,程序按边长100的正方形尺寸输入,而刀具轴心的轨迹是边长106的正方形,则工件上铣削的是符合图纸尺寸的100的正方形。
(1)机内手动对刀测量方式让Z轴回到机床参考点,这时机床座标系中X,Y,Z轴数值都为零,选择一个工件座标系(G54~G59任选一个都可),这时把Z值输为零,再把刀具装入主轴依次确定每把刀具与工件在机床坐标系中的Zo平面相接触,即利用刀尖(或刀具前端)在Z方向上与工件坐标系原点的距离值作为长度补偿值,即主轴下降后此时机床坐标系的Z坐标值直接作为每把刀的刀具长度补偿值,注意数值的正负号不能漏。根据涂层材料的性质,涂层刀具又可分为两大类,即“硬”涂层刀具和‘软”涂层刀具。
(2)机外刀具自动预调仪测量方式是在刀具预调仪上测出的主轴端面至刀尖的距离,输入CNC的刀具长度偏置寄存器中作为刀长补偿值,此时的刀长补偿值是刀具的真正长度,是正值。
(3) 自动测长装置十机内对刀方式设标准刀具的长度补偿值为零,把在刀具预调仪上测出的各刀具长度与标准刀具的长度之差分别作为每把刀的刀具长度补偿值.其中,比标准刀具长的记为正值,比标准刀具短的补偿值记为负值。
先通过机内对刀法测量出基准刀在返回机床参考点时刀位点在Z轴方向与工件坐标系原点的距离,并输入工件编程座标系中。
前角在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。机械刀具前刀面在基面之下时为正前角,刀具前刀面在基面之上时为负前角。前角一般在-5°~ 25°之间选取。前角选择的原则:前角的大小主要解决刀头的坚固性与锋利性的矛盾。⑤具有较低的摩擦系数:低的摩擦系数可导致切削时切削力减小,切削温度降低,加工表面质量提高。因此首先要根据加工材料的硬度来选择前角。加工材料的硬度高,前角取小值,反之取大值。其次要根据加工性质来考虑前角的大小,粗加工时前角要取小值,精加工时前角应取大值。基本原则是:塑性越大的金属前角越大,像铸铁这类几乎没塑性的前角要取到负值
后角在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹角。后角不能为零度或负值,一般在6°~12°之间选取。后角选择的原则:首先考虑加工性质。这类合金如适当增加钴含量,强度可很高,可用于各种难加工材料的粗加工和断续切削。精加工时,后角取大值,粗加工时,后角取小值。其次考虑加工材料的硬度,加工材料硬度高,主后角取小值,以增强刀头的坚固性;反之,后角应取小值。
主偏角在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般在30°~ 90°之间选取。这时当镗刀比钻头短时,就会出现镗孔镗不通的现象,而当镗刀比钻头长时就会出现撞刀。主偏角的选用原则:首先考虑车床、夹具和刀具组成的车工工艺系统的刚性,如车工工艺系统刚性好,主偏角应取小值,这样有利于提高车刀使用寿命和改善散热条件及表面粗造度。其次要考虑加工工件的几何形状,当加工台阶时,主偏角应取90°,加工中间切入的工件,主偏角一般取60
使用硬质合金刀具的注意事项
1)硬质合金是硬而脆的材料,在过大的作用力或某些特定的局部应力作用下脆裂破损,并带有锋利的刃口。2)大部分硬质合金以钨、钴为主要成分,密度很大,在运送和存储应作重物处理,小心轻放。3)硬质合金和钢铁有着不同的热膨胀系数,为避免应力集中破损,在焊接时应注意在适当的温度下进行。4)硬质合金刀具应存放在干燥,远离腐蚀性气氛的环境中。5)硬质合金刀具在切削过程中,不可避免的产生切屑,脆片等,请在加工前准备必要的劳保用品。冲压后的刀片需要被加热使其硬化,这一工作由烧结炉完成,烧结炉一次可以处理数千片刀片。6)如在切削过程中使用冷却液或吸尘装置的,为机床和刀具的使用寿命着想,请正确使用切削液或吸尘装置。7)对于在加工过程中产生裂纹的刀具,请停止使用。8) 硬质合金刀具会因长时间使用导致刃口钝化,强度降低,请不要让非***人员修磨。9)已经磨损的合金刀具和合金刀具的碎片请妥善收藏好,避免伤害他人。
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