由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床,而且主轴输出功率较大,因此与传统加工方法相比,对数控加工刀具的提出了更高的要求,包括精度高、强度大、刚性好、度高,而且要求尺寸稳定,安装调整方便。这就要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。数控刀具是提高加工效率的先决条件之一,它的选用取决于被加工零件的几何形状、材料状态、夹具和机床选用刀具的刚性。
数控机
硬质合金刀具制造
由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床,而且主轴输出功率较大,因此与传统加工方法相比,对数控加工刀具的提出了更高的要求,包括精度高、强度大、刚性好、度高,而且要求尺寸稳定,安装调整方便。这就要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。数控刀具是提高加工效率的先决条件之一,它的选用取决于被加工零件的几何形状、材料状态、夹具和机床选用刀具的刚性。
数控机床选择刀具应考虑以下方面:
(1)根据零件材料的切削性能选择刀具。如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件,建议选择性较好的可转位硬质合金刀具。
(2)根据零件的加工阶段选择刀具。即粗加工阶段以去除余量为主,应选择刚性较好、精度较低的刀具,半精加工、精加工阶段以保证零件的加工精度和产量为主,应选择度高、精度较高的刀具,粗加工阶段所用刀具的精度、而精加工阶段所用刀具的精度。如果粗、精加工选择相同的刀具,建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具,因为精加工淘汰的刀具磨损情况大多为刃部轻微磨损,涂层磨损修光,继续使用会影响精加工的加工质量,但对粗加工的影响较小。
(3)根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。在零件结构允许的情况下应选用大直径、长径比值小的刀具;切削薄壁、超薄壁零件的过中心铣刀端刃应有足够的向心角,以减少刀具和切削部位的切削力。加工铝、铜等较软材料零件时应选择前角稍大一些的立铣刀,齿数也不要超过4齿。
选取刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中,平面零件周边轮廓的加工,常采用立铣刀;铣削平面时,应选硬质合金刀片铣刀;加工凸台、凹槽时,选高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时,可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工,常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
在进行自由曲面加工时,由于球头刀具的端部切削速度为零,因此,为保证加工精度,切削行距一般很小,故球头铣刀适用于曲面的精加工。而端铣刀无论是在表面加工质量上还是在加工效率上都远远优于球头铣刀,因此,在确保零件加工不过切的前提下,粗加工和半精加工曲面时,尽量选择端铣刀。另外,刀具的度和精度与刀具价格关系极大,必须引起注意的是,在大多数情况下,选择好的刀具虽然增加了刀具成本,但由此带来的加工质量和加工效率的提高,则可以使整个加工成本大大降低。
在加工中心上,所有刀具全都预先装在刀库里,通过数控程序的选刀和换刀指令进行相应的换刀动作。必须选用适合机床刀具系统规格的相应标准刀柄,以便数控加工用刀具能够迅速、准确地安装到机床主轴上或返回刀库。编程人员应能够了解机床所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围等方面的内容,以保证在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸,合理安排刀具的排列顺序。
加工刀纹
产品和机床
有着人造板机械行业技能“珠峰”美誉的连续压机的重要零件热压板,其韧硬资料耐热合金钢硬度要求400HB以上;具有7 000mm×2 650mm(长×宽)的大平面标准和横向平面度0.015mm/全长一级平板、纵向平面度0.1mm/全长三级平板、厚度公役±0.03mm、表面粗糙度值Ra=0.8μm以下的要求。因而成为规划中的重中之重,工艺中的难中之难。如图1所示。
加工重任落在了“精密、大型、数控”机床之一沈阳机床12m数控龙门铣床上,启用二年的技改项目12m数控龙门铣床已过磨合期进入精度”平板特点的热压板是对机床精度的一次实例查验,但即便在试切加工之初,问题就频出,加工后的平面有正纹、网纹、反纹、接刀和椭圆内凹等表面质量差、平面度精度不合格等现象,所以课题攻关在所难免。
2
机床精度成因
12m数控龙门铣床精度由4根轴(即线轨X、横梁Y、滑枕Z和主轴S)及互相间的几何公役构成。
(1)机床的XY平面由两根直线导轨组成,因为能够选用的水平仪和准直仪并根底可调,其XY平面的水平度和X轴的直线度是可调整项,依托调整能够确保达到较高的精度,一起它也是其他平面和轴的基准,为重要。是热压板纵向平面度0.1mm的确保。
(2)机床的横梁Y轴,一是要求与XY平面平行,因为横梁自重下挠和预留磨损,Y轴被规划成单波中高,所以这项精度是不行调整项,依托Y轴的中高操控和立柱的等高加工确保平行,是热压板横向平面度0.015mm和厚度±0.03mm的确保;二是与X轴的笔直,此项是可调整项,经过调整来确保精度。
(3)机床的滑枕Z轴,有着与XY平面双向笔直的要求,即Z轴在XZ平面内与XY平面的笔直度,此项为不行调整项,依托加工确保精度,Z轴在YZ轴平面内与XY平面的笔直度是可调整项,依托调整来确保精度。
(4)机床的主轴S轴,也有着与Z轴双向平行的要求,即S轴在XZ平面与Z轴平行,S轴在YZ平面内与Z轴平行,此两项为不行调整项,有必要依托加工确保。
从以上剖析可出看出:①工件容易实现精度的定位是XY平面和X轴,也是机床悉数精度的基准。②因为不行调整项依托机床制造进程加工确保,所以机床是否的要点是对不行调整项精度的进程检测和铲刮研修,杜绝终究插补修整的猫腻。③要点操控Y轴微量(<0.02mm)中高单波型线。④在S轴和Z轴的调整次序上,单从大面加工和接刀来说,在调整与XY平面的双向笔直度时以S轴为优先。⑤充沛依托可调整项的可调整,经过检测和观察加工刀纹,弥补进步机床精度。
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从刀纹窥破机床精度
因为机床的在时效中不知不觉失掉,在热压板加工之初,在大平面构成了一些较为典型的刀纹和接刀乱象,经过观察从中能够剖析机床精度问题和成因。如图2所示。
(1)正纹。由刀盘正倾引起,正纹加工的长处是刀纹一致漂亮、后不拖刀单次切削、刀具磨损少,缺陷是因为刀盘歪斜,刀路中心构成椭圆内凹。
(2)反纹。由刀盘负倾引起,反纹加工的缺陷是后拖刀两次切削、刀具磨损大,同样因为刀盘歪斜,刀路中心构成椭圆内凹。
(3)网纹。由刀盘倾角为0时引起,是真实的平面加工,但缺陷是网纹较乱不漂亮,也有拖刀磨损。
(4)接刀。在粗加工时能够是切削反弹、热变形等要素引起,但在精加工时一定也有刀盘的歪斜原因,构成台阶型接刀,严重时破坏了平面度、表面粗糙度和漂亮度。而刀盘歪斜实际上是由S轴与XY平面双向笔直度引起,那么是哪些终究要素导致的呢?而如何只构成有利的正纹减磨、微接刀和小凹面,是咱们观察和剖析刀纹后要揣度和解决进