淺談精密銑削技術(shù)在加工中心的應用
論文關(guān)鍵詞：刀具 種類(lèi)選擇 切削用量論文摘要：機械制造業(yè)在整個(gè)國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位,而其中金屬切削加工是基本而又可靠的精密加工手段。在進(jìn)行數控編程的過(guò)程中，刀具的選擇和切削用量的確定是十分重要，它不僅對被加工零件的質(zhì)量影響巨大，甚至可以決定著(zhù)機床功效的發(fā)揮和安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。所以，在編制加工程序時(shí)，選擇合理的刀具和切削用量，是編制高質(zhì)量加工程序的前提。
一、引言
機械制造業(yè)在整個(gè)國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位,而其中金屬切削加工是基本而又可靠的精密加工手段,在機械、電機、電子等各種現代產(chǎn)業(yè)部門(mén)中都起著(zhù)重要的作用。工具的設計、制造和使用自古以來(lái)就很受重視,這里我們所說(shuō)的工具,不僅僅指進(jìn)行機械加工的機床,我們更關(guān)心的是直接進(jìn)行切削加工的刀具。刀具是推動(dòng)金屬切削加工技術(shù)發(fā)展的一個(gè)極為活躍而又十分關(guān)鍵的因素,可以說(shuō)切削加工技術(shù)發(fā)展、革新的歷史就是刀具發(fā)展的歷史。
我單位在2008年引進(jìn)了小巨人公司制作的兩臺車(chē)銑加工中心。但一直未能在零件上真正實(shí)現和普及數控車(chē)銑加工中心的銑削功能。刀具選擇、加工路徑規劃 、切削用量設定等，編程人員只要設置了有關(guān)的參數，就可以自動(dòng)生成NC程序并傳輸至數控機床完成加工。因此，數控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的，這與普通機床加工形成鮮明的對比，同時(shí)也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮數控加工的特點(diǎn)。研究掌握數控車(chē)銑加工中心的銑削功能，對于形狀復雜以及精度要求很高的回轉體零件的精密加工，提升我單位數控精密加工能力，具有很重要的現實(shí)意義。
二、數控銑加工常用刀具的種類(lèi)
數控銑加工刀具種類(lèi)很多，為了適應數控機床高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，所用刀具正朝著(zhù)標準化、通用化和模塊化的方向發(fā)展，主要包括銑削刀具和孔加工刀具兩大類(lèi)。為了滿(mǎn)足高效和特殊的銑削要求，又發(fā)展了各種特殊用途的專(zhuān)用刀具。數控銑刀具的分類(lèi)有多種方法，根據刀具結構可分為：①整體式；②鑲嵌式，采用焊接或機夾式連接，機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種；③特殊型式，如復合式刀具，減震式刀具等。根據制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼刀具；②硬質(zhì)合金刀具；③金剛石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：平端立銑刀、圓角立銑刀、球頭刀和錐度銑刀等。
三、加工中心刀具類(lèi)型的選擇
刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿(mǎn)足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。生產(chǎn)中，被加工零件的幾何形狀是選擇刀具類(lèi)型的主要依據。
1）銑削刀具的選用。加工曲面類(lèi)零件時(shí)，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點(diǎn)相切，而避免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采用球頭刀，粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀；銑較大平面時(shí)，為了提高生產(chǎn)效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤(pán)形銑刀；銑小平面或臺階面時(shí)一般采用通用銑刀；銑鍵槽時(shí)，為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀； 2）孔加工刀具的選用。數控機床孔加工一般無(wú)鉆模，由于鉆頭的剛性和切削條件差，選用鉆頭直徑D應滿(mǎn)足L/D≤5（L為鉆孔深度）的條件；鉆孔前先用中心鉆定位，保證孔加工的定位精度；精絞前可選用浮動(dòng)絞刀，絞孔前孔口要倒角；鏜孔時(shí)應盡量選用對稱(chēng)的多刃鏜刀頭進(jìn)行切削，以平衡鏜削振動(dòng)；盡量選擇較粗和較短的刀桿，以減少切削振動(dòng)。在經(jīng)濟型數控加工中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行，占用輔助時(shí)間較長(cháng)，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則：①盡量減少刀具數量；②一把刀具裝夾后，應完成其所能進(jìn)行的所有加工部位；③粗精加工的刀具應分開(kāi)使用，即使是相同尺寸規格的刀具；④先銑后鉆；⑤先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應盡可能利用數控機床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來(lái)的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個(gè)加工成本大大降低�？傊�，根據被加工工件材料的熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數控銑床的生產(chǎn)效率和獲得滿(mǎn)意的加工質(zhì)量的前提。
3）切削速度的確定。進(jìn)給速度是數控機床切削用量中的重要參數，主要根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機床剛度和進(jìn)給系統的性能限制。在輪廓加工中，在接近拐角處應適當降低進(jìn)給量，以克服由于慣性或工藝系統變形在輪廓拐角處造成“超程”或“欠程”現象。確定進(jìn)給速度的原則：1）當工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100~200mm/min范圍內選取。2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20~50mm/min范圍內選取。3）當加工精度，表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應選小些，一般在20~50mm/min范圍內選取。4）刀具空行程時(shí)，特別是遠距離“回零”時(shí)，可以選擇該機床數控系統給定的最高進(jìn)給速度。
4）背吃刀量（或側吃刀量）的確定。在保證加工表面質(zhì)量的前提下，背吃刀量(ap)應據機床、工件和刀具的剛度來(lái)決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數，提高生產(chǎn)效率。
四、結束語(yǔ)
我單位數控加工中心具有軸向和頸相動(dòng)力頭，能實(shí)現三個(gè)坐標的聯(lián)動(dòng)。利用極坐標插補指令和圓柱插補指令進(jìn)行了程序優(yōu)化和開(kāi)發(fā)，并對機床加工工位重復定位誤差進(jìn)行了有效的補償，初步實(shí)現對回轉體的側面進(jìn)行快捷可靠的精密銑削加工，提高了加工精度和表面加工質(zhì)量。
參考文獻:
[1]尹潔華.用新型刀具實(shí)現高效優(yōu)質(zhì)低成本生產(chǎn)[J].工具技術(shù),1995,(09)
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