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。系统规定除Z轴之外,其他轴也可以使用刀具长度补偿,但同时规定长度补偿只能同时加在一个轴上,要对补偿轴进行切换,必须先取消对前面轴的补偿。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。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。加工程序每调用不同的刀具的时候,都要先取消掉原先的刀具补偿,再把新调用的刀具长度补偿进去。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。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
系统规定除Z轴之外,其他轴也可以使用刀具长度补偿,但同时规定长度补偿只能同时加在一个轴上,要对补偿轴进行切换,必须先取消对前面轴的补偿。
(1)指令格式:G43α___H___;(α指X、Y、Z任意一轴),刀具长度补偿“+”。G44α___H___;刀具长度补偿“-”。G49或H00:取消硬质合金刀具长度补偿。
指令中用G43、G44指令偏移的方向,用H指令偏置量存储器的偏置号;G43指令叫正向补偿,即当用G43对刀具长度补偿值到达一个正值时,刀具按照正向移动。故无法预计刀具半径造成的下一段轨迹对本段轨迹的影响C刀补采用一次对两段进行处理的方法。G44指令叫负向补偿,即当用G44对刀具长度补偿值指向一个正值时,刀具按照负向移动。G43和G44是模态G代码。它们一直有效,直到指向同组的G代码为止。执行程序前,需在与地址H所对应的偏置量存储器中,存入相应的偏置值。以z轴补偿为例,若指令 GOO G43 Z100.0 H01;并于H01中存入“-200.0”,则执行该指令时,将用Z坐标值100.与H01中所存“-200.”进行“+”运算,即100.0+(-200.0)=-100,并将所求结果作为Z轴移动值。加工程序每调用不同的刀具的时候,都要先取消掉原先的刀具补偿,再把新调用的刀具长度补偿进去;而在程序结束前也要记得插入取消指令G49或H0.
?刀具偏移应用与含义
刀具偏移的含义
硬质合金刀具偏移是用来补偿假定刀具长度与基准刀具长度之长度差的功能。车床数控系统规定X轴与Z轴可同时实现刀具偏移。刀具几何偏移:由于刀具的几何形状不同和刀具安装位置不同而产生的刀具偏移。刀具磨损偏移:由刀具刀尖的磨损产生的刀具偏移。
刀具偏移的应用
利用刀具偏移功能,可以修整因对刀不正确或刀具磨损等原因造成的工件加工误差。ISO(国际标准化***)将切削用硬质合金分为三类:K类,包括Kl0~K40,相当于我国的YG类(主要成分为WC.Co)。例如:加工外圆表面时,如果外圆直径比要求的尺寸大了0.2mm,此时只需将刀具偏移存储器中的X值减小0.2,并用原刀具及原程序重新加工该零件,即可修整该加工误差。同样,如出现Z方向的误差,则其修整办法相同。
?常规刀具材料的基本性能
1) 高速钢。高速钢是一种加入了较多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢,其含碳量为0.7%——1.05%。高速钢具有较高耐热性,其切削温度可达600℃,与碳素工具钢及合金工具钢相比,其切削速度可成倍提高。
2) 陶瓷。刀具偏移的含义刀具偏移是用来补偿假定刀具长度与基准刀具长度之长度差的功能。与硬质合金刀具相比,陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。陶瓷材料的缺点是脆性大、横向断裂强度低、承受冲击载荷能力差,这也是近几十年来人们不断对其进行改进的***。刀具材料可分为三大类:①氧化铝基陶瓷。②氮化硅基陶瓷。③氧化铝复合陶瓷。
3) 金属陶瓷。③CVD金刚石刀具:自从20世纪70年代末至80年代初,CVD金刚石技术在日本出现。金属陶瓷的切削效率和工作寿命高于硬质合金、涂层硬质合金刀具,加工出的工件表面粗糙度小;由于金属陶瓷与钢的粘结性较低,因此用刀具取代涂层硬质合金刀具加工钢制工件时,切屑形成较稳定,在自动化加工中不易发生长切屑缠绕现象,零件棱边基本没有毛刺。金属陶瓷的缺点是抗热震性较差,易碎裂,因此使用范围有限。
4) 超硬材料。在数控加工中有三种补偿:刀具半径补偿、刀具长度补偿、夹具补偿。人造金刚石、立方氮化硼(CBN)等具有高硬度的材料统称为超硬材料。金刚石是世界上已知的硬物质,并具有高导热性、高绝缘性、高化学稳定性、高温半导体特性等多种优良性能,可用于铝、铜等有色金属及其合金的精密加工,特别适合加工非金属硬脆材料。
5) 硬质合金。判断的方法:“顺着刀具运行的方向”上看去刀具在工件的左面为左补偿,刀具在工件的右面为右补偿。硬质合金刀具的硬度已达98——93HRA,在1000℃的高温下仍具有较好的红硬性,其耐用度是高速钢的几十倍。硬质合金是由WC、TiC、TaC、NbC、VC等难熔金属碳化物以及作为粘结剂的铁族金属用粉末冶金方法制备而成。与高速钢相比,它具有较高的硬度、耐磨性和红硬性;与超硬材料相比,它具有较高的韧性。
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