数控机床刀具选择和应用 |
| 2012-06-11 16:36 作者：周树义 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑：GuiGu 【搜索试试】
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摘要：数控机床取代传统的普通机床进行大量机械加工，普通机械逐渐被数控机械所代替。数控机床的刀具材料选择和近几年来在刀具材料，创新科技领域的现状及发展趋势.。拉削、滚压、搓挤刀具和复合（组合）孔加工数控刀具和集成刀具材料及特种数控机床领域的创新科技成果不断产生制造业新兴经济增长点。
关键词：数控机床；刀具材料；选择及应用
中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1671—7597（2012）0410
机械制造产业应用数控机床（CNC）加工中心（MC）柔性制造单元（FMC）和柔性制造（FMS）作为自动化制造工程组成部分，成配套数控机床选择合适的刀具材料与刀具，在数控机床加工生产中是核心重要问题。正确设计与合理使用数控机床对应材料的刀具，对数控机床高效率自动化流程作业进程有提高生产效率和提升工件表面加工精度的重要意义。
数控机床应用刀具为两大类。模块化刀具为主流，以前常用普通机床配置的常规刀具。目前数控机床模块化刀具在数控加工制造业占比重越来越高，数控机床模块化刀具可以缩短换到时间、缩短数控机床停机时间、单位时间内增加工件的产成率、将数控机床的夹具对应配套刀具配置与换刀时间大幅缩短，使单位时间内生产效率提升，提高性价比和经济效益。数控加工刀具执行科学合理与标准化配置，提高了刀具使用率。按照模块化刀具系统，数控加工刀具分配为车削加工刀具、钻削加工刀具、镗铣加工刀具。
加工逆螺纹刀具、复合机床刀具应用于特别的数控机床加工工件，为特殊加工刀具。可转位与不可转位机床夹具由加工刀具的刀体结构决定归类为机架式刀具和焊接式刀具，即为镶嵌式加工刀具。加工复杂体工型件转速较高及材料硬度较高毛坯件时，需加工刀具刀柄有良好减震措施，即为减震式加工刀具。加工高硬度、高强度材料毛坯件造成高热高温需降温润滑，由加工刀具的中空体内部精细通孔将切削冷却润滑液注射至随机刀刃切削刃位置起到冷却润滑和带走切削屑的作用，此为冷却式加工刀具。切削工字钢及YT类可锻铸铁为P型，切削合金铸铁及高含量锰钢和不锈钢奥氏体及铸铁为YW类属于M型，切削钛金属及高温合金属于M-S型，切削非钛金属、低温强硬铸铁、铸铁属于K类即YG型，切削非铁合金、镁铝金属属于K-N型，切削淬火硬化合金属于K-H型。以上属于在数控加工切削过程中使用频率极高的硬质合金类刀具。固定型状毛坯料、坚韧级别高的硬质合金适合作为高速钢刀具；而易磨损、硬度低、红硬性低于硬质合金的高速钢，则不符合应用在数控高速加工切削选择的刀具中，无法针对高硬度材料进行切削，高速钢加工刀具刃部需要在加工前期进行针对加工材料的专业打磨，加工为符合特别目的的非国标准的非标加工刀具。随着模块化刀具根据新兴工程材料领域的发展，特别行业应用陶瓷加工刀具、金刚石加工刀具及PCBN刀人造立方氮化硼刀具。陶瓷加工刀具具有耐磨、高密度、高硬度、无毛细孔、不会藏污纳垢、非金属铸造不会生锈、切食物无金属味残留、轻薄锐利、易拿易切、清洗容易……等优点，具有许多金属制刀具无法取代的特性。陶瓷刀的硬度仅次于钻石；金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数，以及与非铁金属亲和力小等优点。可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。金刚石刀具类型繁多，性能差异显著，不同类型金刚石刀具的结构、制备方法和应用领域有较大区别。PCBN刀具最适合于铸铁、淬硬钢等材料的高速切削加工，当切削速度超过一定限度后，切削速度越高，PCBN刀具后刀面磨损速度反而越小，即高速切削下刀具的寿命反而高，这一特点尤其适合现代高速切削加工。
数控车床车削加工刀具通常应用国家标准的转位机夹刀具，转位机床机夹夹具均有标准对应的刀具刀片刃部和刀具刀体。车削刀体刀刃部可按对应车削材料分为高速钢刀片、硬质合金外涂层刀片、及硬质合金刀体刀刃刀片三类型。其切削刀具分类为内螺纹切削刀、外螺纹切削刀、内圆切屑刀、外圆切削刀、切断切削刀、孔切屑刀、镗削刀具、改丝锥、心孔钻削刀具。如果使用机夹杠销、机夹螺钉及机夹螺钉夹板和机夹内外楔块，则数控切削加工刀具作为机夹可转位刀具不需要进行刀刃部位打磨。数控车削刀具具体为切削断面、切削断面环形槽、切削凹槽、切削内螺纹、切削外螺纹、切削内孔、切削外圆、切削断面等。
数控机床钻削应用为：钻削铰制孔、钻削内外螺纹、钻削深孔、钻削小孔径、钻削短浅孔洞。数控加工钻削刀具常用六种联接方式，各自与数控铣床、数控镗床、数控加工中心、数控车床和数控车削中心配套联接。六种联接方式为：圆柱联接、圆锥联接、螺纹联接、紧定螺钉直柄联接和最简单常用的直柄联接。
数控镗床镗削加工镗刀根据加工要求为粗镗刀和精镗刀，根据镗刀分部为镗头加镗刀柄式和整体式。镗刀是精密孔加工中不可缺少的重要刀具。
数控铣床铣削加工刀具要以以下对象为基准进行选择：铣削性能和加工余量、铣削加工件的金属材质、铣削加工件的几何形状、铣削加工件的表面质量要求、铣削加工件的热处理状态等，铣刀应用高刚性、高耐用度的刀具。铣削大面积时使用镶嵌刀片式盘形铣刀，增加单位时间产品产成效率和增加被加工工件外部表面的粗糙度；使用通用铣刀铣削小面积或阶梯面；使用用两刃键槽铣刀铣键槽；使用钻头、镗刀等孔加工类刀进行孔加工。在轻中型铣削中使用平装结构铣刀，在重型型铣削中使用立装结构铣刀铣削加工。
数控机床的切削刀具选择问题尽可能选择高硬度、高强度、高耐受性切削刀具。增强切削加工时效、提高切削可靠性延迟了刀具使用时效和耐用度，在切削加工前严格按工艺流程检查刀具，避免切削过程损失。使用可转位机夹刀具，补偿刀具预调和满足精度要求。
参考文献：
[1]吴道全，《金属切削原理及刀具》，重庆大学出版社.
[2]陈永泰，《机械制造技术实践》，机械工业出版社.（注：本文版权归作者本人和硅谷杂志所有，禁止他人未经授权转载） |
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