數(shù)控車床是種先進(jìn)的加工設(shè)備,也是目前使用較為廣泛的數(shù)控機(jī)床之。它主要用于軸類零件或盤類零件的內(nèi)外圓柱面、任意錐角的內(nèi)外圓錐面、復(fù)雜回轉(zhuǎn)內(nèi)外曲面和圓柱、圓錐螺紋等切削加工,并能進(jìn)行切槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔及鏜孔等。
進(jìn)入21世紀(jì)以來,隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用域的擴(kuò)大,數(shù)控機(jī)床對計(jì)民生的些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用, 為了保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的重要環(huán)節(jié)在數(shù)控機(jī)床加工過程中,刀具的配備就尤為重要。
車刀是在車削加工過程中的具有切削功能的種道具,也是切削加工中,常用的種道具。車刀的構(gòu)成主要包括刀刃、切屑部位、儲屑空間和處理切削液的通道幾個(gè)部分。數(shù)控車床的制造工作,主要通過電子計(jì)算機(jī)控制來完成。自動化的控制技術(shù)可以很輕易得到人們所需要的零件。但是由于設(shè)備內(nèi)存在的些偏差,往往會影響加工得到的零件的精度。其中,車刀存在的偏差就是影響加工得到的零件精度的重要因素。那么,數(shù)控車床用刀具如何選用呢?
數(shù)控車床刀具選用:
合理選擇數(shù)控車刀需綜合考慮機(jī)床的自動化程度,工序加工內(nèi)容及零件材料的切削性能等因素。數(shù)控車刀常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料(如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金)并使用可轉(zhuǎn)位刀片,并要求有可靠的斷屑性能,足夠的耐用性,刀片轉(zhuǎn)位后有精確的重復(fù)定位精度,刀片要有足夠的夾緊可靠性。
數(shù)控車床可轉(zhuǎn)位車刀對換刀后的重復(fù)定位精度要求比普通可轉(zhuǎn)位車刀要高得多,影響定位精度的主要原因有兩點(diǎn),是刀片精度,二是夾緊刀片的形式。
通常采用的夾緊方式是以刀片周邊位定位基準(zhǔn)的車刀,比如上壓式、孔夾緊式、沉頭螺釘式拉墊式等,般外圓車刀多采用杠桿,上壓式、鉤銷式等。下面結(jié)合車削加工常用的加工方法,分別論述車削刀具的選用。
一、外圓、面加工刀具的選用
在數(shù)控車床上加工外圓及臺階時(shí),選用刀片的形狀有刀尖角為80°菱形刀片,55°菱形刀片,圓形刀片,方形刀片,等邊三角形刀片和35°菱形刀片。般情況下加工臺階軸類零件宜采用裝有80°菱形刀片的95°車刀,這種車刀的點(diǎn)是前角和副偏角較大,摩擦小,消振散熱性好,不易拉毛零件表面,加工外圓或面都很好用。標(biāo)準(zhǔn)刀桿截面通常為矩形、正方形和圓形三種,從成本和使用方便性上考慮,應(yīng)優(yōu)先采用正方形截面刀桿,刀桿的標(biāo)準(zhǔn)長度32—500mm。
二、孔加工刀具的選用
在數(shù)控車床上加工內(nèi)孔時(shí),常采用裝有80°菱形刀片的95°車刀或采用裝有60°三角形刀片的91°車刀。若加工內(nèi)孔徑比外空徑大的臺階孔時(shí)宜采用裝有55°菱形刀片的110°車刀,這樣在加工大內(nèi)徑臺階孔時(shí),可避免與零件直徑小的內(nèi)孔發(fā)生干涉。選擇刀片角度和刀桿結(jié)構(gòu)和連接形式時(shí),要充分考慮零件內(nèi)孔的結(jié)構(gòu)點(diǎn),避免零件加工時(shí)刀具與零件發(fā)生干涉。般情況下,只要不影響排屑,應(yīng)盡量選擇剛性較好的車刀,由于圓形刀桿比方形刀桿截面積大些,刀具剛性好,并且刀尖還能與刀桿軸線在同平面內(nèi),所以應(yīng)優(yōu)先選擇圓形刀桿加工內(nèi)孔。
三、螺紋加工刀具的選用
在進(jìn)行螺紋車削時(shí),車螺紋刀片按切削形式可以分為切頂槽型螺紋刀片和非切頂槽螺紋刀片;按螺紋標(biāo)準(zhǔn)分為米制和英制兩種形式,按加工點(diǎn)可分為內(nèi)、外螺紋刀片、按螺紋線方向分為正、反螺紋。刀片結(jié)構(gòu)主要分為兩刃單面和三刃單面兩種形式。通常情況下應(yīng)盡量選用可重磨底面帶有120V形定位面的切頂型升刃單面式刀片。螺紋刀桿分方形和圓形截面兩種類型,前者價(jià)格較低,后者剛性和加工精度較好,刀片與刀桿連接時(shí)需要增加力墊,刀桿按照螺紋旋線方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)型反向型,定要根據(jù)零件螺紋旋線方向合理選用。
四、切槽刀具的選用
切槽刀般分為雙刃單面結(jié)構(gòu)、按工藝方法不同主要分為徑向、軸向、切斷三種類型。通常情況下,切槽刀大多為成形刀,刀頭形狀根據(jù)零件上槽的形狀可分為直切槽刀和圓弧切槽刀,也可根據(jù)零件需要定做殊槽型和復(fù)合刀具。在使用切槽刀車削內(nèi)槽時(shí),為使排屑方便,防止切屑拉毛零件,應(yīng)充分考慮斷屑槽的形狀。切槽刀的刀片夾緊形式主要有兩種,即自夾式夾緊和螺釘上壓式壓緊結(jié)構(gòu)。刀片主要形式有單頭刀片和雙頭可轉(zhuǎn)位刀片,刀桿形式要避免與零件發(fā)生干涉,要滿足加工質(zhì)量,確保剛性,降低車削振動、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的原則合理選用。
在實(shí)際加工生產(chǎn)過程中,對于車刀的選擇,還需要技術(shù)人員結(jié)合企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況(產(chǎn)量、計(jì)劃、生產(chǎn)規(guī)模、資金等)和加工零件、設(shè)備的具體情況進(jìn)行科學(xué)分析,選擇出性價(jià)比高的刀具種類,以充分發(fā)揮設(shè)備潛能,保證加工質(zhì)量,提高加工率,從而使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)益大化。
所謂好馬要配好鞍,選擇對了刀具對數(shù)控車床的發(fā)展更為有利,畢竟,數(shù)控車床是集成了現(xiàn)代化制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等各種高新技術(shù)的,具有高自動化和高率的現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備,它的發(fā)展也是不可小覷的,那么它的發(fā)展趨勢是怎樣的呢?
數(shù)控車床發(fā)展趨勢:
1.高速、高精密化
高速、精密是機(jī)床發(fā)展永恒的目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展,機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快,對零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來愈高。為滿足這個(gè)復(fù)雜多變市場的需求,當(dāng)前機(jī)床正向高速切削、干切削和準(zhǔn)干切削方向發(fā)展,加工精度也在不斷地提高。另方面,電主軸和直線電機(jī)的成功應(yīng)用,陶瓷滾珠軸承、高精度大導(dǎo)程空心內(nèi)冷和滾珠螺母強(qiáng)冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導(dǎo)軌副等機(jī)床功能部件的面市,也為機(jī)床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。
數(shù)控車床采用電主軸,取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié),大大減少了主傳動的轉(zhuǎn)動慣量,提高了主軸動態(tài)響應(yīng)速度和工作精度,徹底解決了主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)皮帶和帶輪等傳動的振動和噪聲問題。采用電主軸結(jié)構(gòu)可使主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到10000r/min以上。
直線電機(jī)驅(qū)動速度高,加減速性好,有優(yōu)越的響應(yīng)性和跟隨精度。用直線電機(jī)作伺服驅(qū)動,省去了滾珠絲杠這中間傳動環(huán)節(jié),消除了傳動間隙(包括反向間隙),運(yùn)動慣量小,系統(tǒng)剛性好,在高速下能精密定位,從而大地提高了伺服精度。
直線滾動導(dǎo)軌副,由于其具有各向間隙為零和非常小的滾動摩擦,磨損小,發(fā)熱可忽略不計(jì),有非常好的熱穩(wěn)定性,提高了程的定位精度和重復(fù)定位精度。通過直線電機(jī)和直線滾動導(dǎo)軌副的應(yīng)用,可使機(jī)床的快速移動速度由10——20m/mim提高到60——80m/min,高高達(dá)120m/min。
2. 高可靠性
數(shù)控機(jī)床的可靠性是數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量的項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)。數(shù)控機(jī)床能否發(fā)揮其高性能、高精度和高率,并獲得良好的益,關(guān)鍵取決于其可靠性的高低。
3.數(shù)控車床設(shè)計(jì)CAD化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊化
隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及及軟件技術(shù)的發(fā)展,CAD技術(shù)得到了廣泛發(fā)展。CAD不僅可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作,更重要的是可以進(jìn)行設(shè)計(jì)方案選擇和大件整機(jī)的靜、動態(tài)性分析、計(jì)算、預(yù)測及優(yōu)化設(shè)計(jì),可以對整機(jī)各工作部件進(jìn)行動態(tài)模擬仿真。在模塊化的基礎(chǔ)上在設(shè)計(jì)階段就可以看出產(chǎn)品的三維幾何模型和逼真的色彩。采用CAD,還可以大大提高工作率,提高設(shè)計(jì)的次成功率,從而縮短試制周期,降低設(shè)計(jì)成本,提高市場競爭能力。
不同行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢,把握好大趨勢,不但能使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)益大化,更為數(shù)控機(jī)床的發(fā)展添磚加瓦。