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数控加工工具的特点

时间:2024-04-24 15:21:59 来源:admin 点击:0

数控加工刀具是伴随着数控加工技术的应用与发展而形成的一类现代金属切削加工刀具的群体,其泛指所有应用于数控金属切削加工机床的加工万具。其源于传统切削刀具但又有适用于数控切削加工的特性,随着数控加工技术的普及与推广,数控刀具已逐渐形成了研制、制造、销售、应用直至售后服务的完整产业链,数控加工刀具的概念已广泛的出现并逐渐被业内所接受。

由于数控刀具和数控加工技术与数控机床密切相关,当今的数控加工刀具主要集中于数控车削刀具、数控铣削刀具以及数控加工中心应用广泛的各类孔加工刀具领域。同时,其基础性的工作如刀具材料、刀具表面的涂层技术、刀片与刀杆的结构、刀具与数控机床的连接刀柄及其延伸的工具系统是不容忽视的重要组成部分。

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1.数控加工刀具的要求与特点

作为数控加工刀具,必须满足数控加工的特点与需求,其要求与特点如下:

1)高的切削效率。高切削效率对提高生产效率,降低制造成本起着重要的决定性作用,新型的刀具材料与涂层技术,专业化的刀具材料制造等是高切削效率的保证。

2)高的制造精度以及重复定位精度。高精度的刀具是高精度数控加工的基本需求,重复定位精度是有效减少对刀操作,减少刀具补偿调整,提高加工效率的保证,专业化制造数控刀具是提高刀具制造精度的有效途径,机夹可转位不重磨刀具结构是刀具重复定位精度的保证,现代数控加工必须据弃传统刀具自己刃磨刀具以及重复刃磨刀具的习惯,要明确不重磨刀具所「增加」的直接成本相对于昂贵高效的数控机床加工是微不足道的,连续切削使用时间的增加使其综合成本仍然是更低的。

3)高可靠性与较长的刀具寿命。延长刀具切削时间,缩短刀具调整时间与换刀时间,是自动化程度较高的数控加工的需求。

4)适应复杂曲面加工要求。数控加工技术已从传统的夹具装夹工件适合相对固定的机床刀具转向刀具各种位置与方位的灵活变化适应简单装夹相对固定的工件。这就要求数控刀具适合多方向进给加工,其刀具结构相对复杂。

5)刀具尺寸参数的预调与快速换刀技术。数控刀具的尺寸参数必须调整方便,必要时配备刀具预调仪,提高刀具预调精度与效率,缩短机床上的调整时间。换刀是数控加工不可回避的辅助时间,数控刀具的刀杆与刀柄结构必须在具有较高装刀精度的前提下与数控机床的装刀与换刀装置相匹配良好的工具系统是实现刀具预调与快速换刀的保证。

6)刀具涂层技术的广泛采用。刀具涂层是数控刀具重要的结构特征已广泛应用于数控加工刀具中,当今的刀具涂层技术已由单层涂层逐渐发展为多层多材质涂层。

7)专业化的刀具制造体系。现代数控刀具生产基本由专业化的刀具制造商完成,专业刀具制造商不仅可在新型刀具的研发、制造上投入大量的人、财、物,同时具备良好的刀具销售与售后服务,并对新刀具推广起到积极的作用。

综合所述,对数控刀具的要求与特点可表述为「三高一专」(即高效率、高精度、高可靠性和专业化)。随着数控加工机床的不断发展与普及数控刀具的市场占有率将不断提高,并将成为金属切削刀具的主流产品,数控刀具的使用中心将由传统的自己设计、制造与刃磨逐渐过渡到市场选用采购、使用与维护为主。

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2.数控加工刀具的结构特点

数控加工刀具的主要特征是满足数控机床加工的要求,其在刀具结构上必须同时满足数控加工高效率自动化的要求,并具有专业化生产的特点。同时,专业化生产又根据专业性较强的不同机械加工工艺特征分类组织。归纳起来,数控刀具的结构具有以下特点:

1)机夹可转位不重磨以及整体式刀具结构为主流。机夹可转位刀具结构是数控刀具的主选结构方案,几乎所有加工工艺用刀具均可见到机夹式刀具的身影,如机夹式车刀、机夹式铣刀、机夹式孔加工刀具(如钻、镗、铰削刀具等),甚至螺纹加工刀具如机夹式螺纹铣刀等,可以说机夹式刀具结构是数控刀具结构的重中之重。

机夹可转位刀具结构,其刀杆与刀片分开制造,且基本是由专业化刀具厂家生产,其不仅可降低刀具成本,更主要的是加工精度的提高和刀片切削性能的稳定,应用机夹可转位刀具,当刀具磨损后,可通过刀片转位迅速地转为新的切削刃,即使全部切削刃磨损后,也可迅速更换新的刀片,转位或更换刀片后的刀位点位置变化极小,基本不需重新对刀,仅需在数控机床上调整刀具补偿即可,极大地缩短了对刀调整时间。数控加工基本不再自己刃磨刀具(刀片),即使重磨,也交由刀具制造商进行。

但是,对于结构尺寸较小以及切削部分相对复杂的刀具,整体式刀具结构仍然在数控刀具体系中占有一席之地,如整体式立铣刀、麻花钻、机用铰刀、丝锥等。

数控加工中传统的焊接式结构的刀具应用较少,传统的以普通高速钢材料制造为主的整体式刀具,已逐渐朝着粉末冶金高速钢整体式刀具和整体式硬质合金刀具方向发展。

2)完善的工艺分类数控刀具。专业化生产的数控刀具常常按加工工艺进行分类,如数控车削刀具、数控铣削刀具、数控镗削类刀具、孔加工类刀具以及刀柄与工具系统等。

3)刀具的结构相对复杂。如数控车削刀具广泛采用机夹可转位结构,其刀片不仅外形结构多样,且前面的变化较大,同时刀杆(刀体)的结构也较传统车刀更为复杂,特别是适应快换以及车削工具系统的刀具。数控铣削类刀具也是类似,其复杂性也是显而易见的,以立铣刀为例,即使是平端面的整体式圆柱立铣刀,也常见端面切削刃过中心的结构,以适应数控刀具经常轴向进给加工的特点;为适应复杂曲面的铣削加工,圆角铣刀(又称为圆鼻铣刀)和球头铣刀也是数控铣削加工主流的刀具结构型式。镗孔加工刀特别是可调镗刀的结构复杂性是不言而喻的。机夹式面铣刀、三面刃铣刀等各种机夹式铣刀,其刀片与刀体的结构都是较为复杂的。数控刀具作为专业化生产的产物,即使结构有一定的复杂程度,但对于批量的专业化生产,其性价比仍然是较高的。

4)数控刀具必须具有尽可能长的刀具寿命。刀具材料对刀具寿命的影响极大,数控加工普遍采用硬质合金刀具材料,并大量地应用表面涂层技术。整体式复杂刀具虽然还广泛应用高速钢刀具材料,但更多地开始采用粉末冶金高速钢材料来提高刀具寿命。近年来,整体式硬质合金材料的圆柱立铣刀大量出现,大大提高了刀具的寿命。为适应高速加工的特点,各种新型刀具材料(如 PCD、PCBN、陶瓷刀具材料等)被采用。

5)通用性刀具成为主选刀具。数控加工过程中,加工表面的形状与位置变化较大,加工夹具的通用性要求刀具适应工件的变化,因此,数控铣刀的切削部分尽可能选用通用的圆柱、球头与圆角(又称为圆鼻)形状,数控车刀很少采用成形切削刃刀具,基本为单刀尖的刀头,通过轨迹控制适应曲面车削加工。复合式刀具结构应用不多

6)刀柄及刀具工具系统。刀柄是刀具与机床主轴过渡的桥梁,它一头联接着各种刀具而另一头与机床主轴匹配相联接,学习数控刀具必须掌握种刀柄锥柄的结构与标准,并掌握各种不同刀具的联接固定方式。工具系统作为完善的刀具与机床联接体系,数控加工工作者必须多加关注与研究,找到适会自身的应用方式。数控车削加工中刀具与机,床的联接部分多称为刀体。

或刀杆,随着国内高档数控车床、车削中心甚至车铣复合机床的不断普及数控车削类刀具的刀杆及其工具系统必将被广泛的应用。学习与选用刀柄刀杆以及工具系统必须多关注专业化厂家的刀具样本以及相应的国内外标准。


总而言之,数控刀具的结构相对传统加工的刀具结构而言,其结构还是复杂与多样的。多涉猎知名的刀具制造商样本、多阅读相关的刀具标准、多观察高档先进的数控机床刀具联接方式、多实践、多体会与思考是学习数控刀具的好方法。


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