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。半精加工和精加工时,应在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经济性和加工成本。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。
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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。半精加工和精加工时,应在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经济性和加工成本。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。碳化钨基硬质合金包括钨钴类(YG)、钨钴钛类(YT)、添加稀有碳化物类(YW)三类,它们各有优缺点,主要成分为碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)、碳化铌(NbC)等,常用的金属粘接相是Co。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。如:G10L10P1…P1表示H01G10L12/L13P__R__中:P__用来代表刀具半径补偿D代码。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.
切削刀具材料与加工对象的化学性能匹配
切削
机械刀具材料与加工对象的化学性能匹配问题主要是指刀具材料与工件材料化学亲和性、化学反应、扩散和溶解等化学性能参数要相匹配。材料不同的刀具所适合加工的工件材料有所不同。
① 各种刀具材料抗粘接温度高低(与钢)为:PCBN>陶瓷>硬质合金>HSS。现代高速切削加工和自动化机床对刀具性能和稳定性提出了更高的要求,特别是涂层刀具在涂层前必须经过刀口的钝化处理,才能保证涂层的牢固性和使用寿命。
② 各种刀具材料防氧化温度高低为:陶瓷>PCBN>硬质合金>金刚石>HSS。③ 种刀具材料的扩散强度大小(对钢铁)为:金刚石>Si3N4基陶瓷>PCBN>A1203基陶瓷。扩散强度大小(对钛)为:A1203基陶瓷>PCBN>SiC>Si3N4>金刚石。
控刀具材料的合理选择
一般而言,PCBN、涂层硬质合金及TiCN基硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的数控加工;而PCD刀具适合于对Al、Mg、Cu等有色金属材料及其合金和非金属材料的加工。下表列出了上述刀具材料所适合加工的一些工件材料。
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