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[分享] 刀具是模具精度的精髓

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发表于 2007-8-14 14:55:05 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国广东深圳

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如果说到加工中心的选择,在几年前,若是选择了具有高速ATC(自动刀具交换装置)和高速APC(自动工作台交换装置)功能的设备,是个非常明智的决定,因为当时追求的是无人化、自动化的功能。但是,对於一台机器,如果只需要触动一下操作键就可以工作,那无论是谁都可以操作。归根到底,只是工具的差别而已。& F- y" c: h8 x* j2 d
高速加工并不一定是主轴转速在几万转以上,而是回转速度可以使刀具刃部负荷降低。根据工件的种类及刀具的选择方法,就算用转速为几千转的加工中心也是完全可以实现的。% h* d  u1 k. x3 w" v
因此,即使使用小直径刀具,也可以进行高效率化的高速加工。一提到小直径刀具,我们的第一印象是慢,可是小直径刀具在必要形状的加工中,比大直径刀具的加工要快得多。而且加工海绵状等软材料时,小直径刀具比大直径刀具更容易实现没有飞边和毛刺加工。# m6 ]; |  L, s; Q
对小刀具的误解/ L4 `9 G) k! M/ J. ^# R  K3 h
高速加工与刀具的直径没有直接关系,我们有必要澄清普遍存在认为小直径工具难以进行高速加工的误解。
  I: I  N3 W0 W  R0 X1 ^用高速加工可以处理至今为止不能加工的任何材料
% n$ ?0 D7 ]% @% |因为没有达到适当线速度的高速主轴而不能加工的工件,用高速主轴接近其适当的线速度就能够加工,例如0.05mm至0.2mm微小直径刀具加工就是一个例子。但是,适正线速度降至每分钟几十米的时候就不适合了。
; B2 k  F" w6 I4 I* ]  o8 c不论什麽直径的刀具都可以进行高速加工
( D) V( V8 w# }0 ]这个仍然是线速度的问题,适正线速度由工件和刀具决定,如果选择了无视适正线速度的刀具直径和转速,就无法进行实用性加工。
( h# e5 a2 t2 l, b; m; Z用高速回转加工时,加工负荷下降6 B. Q; {3 [0 T- R3 V
研究切削加工的人们说,这种现象是可能发生的。可是,伴随?负荷下降而来的是急剧增加的摩擦力,不能说这是能够进行实用加工的领域。因为没有达到适正的回转速度而使加工负荷增大的情况有很多。选择削切负荷下降的路径,用适正的转速进行加工时,可以提高进给速度,延长刀具寿命。
8 R! E' ~( |) S/ l& s  v用高速回转加工时,工件和刀具不发热
' K( u8 i1 R- k$ }+ K) t选择削切负荷极小的条件才能达到这个效果。相反,用切削负荷高条件进行重切削加工,工件和刀具依然会发热。
* j) D1 l" n- q( z3 F! R: v用高速回转加工时,加工表面的光洁度提高,不需磨削
  ~3 O& n  z6 m& X) m* Z这要根据刀具的刃部形状、切削深度,以及进给量而定。如果要使磨削的工时降至最少或不需磨削,那麽精加工後的表面必须是均匀的。虽然用球头铣刀磨擦是最好的,但是这不是切削,而是在抛光,这会令刀具的寿命很快丧失。
) N+ I" k, I/ \1 J  n5 Z高速回转加工必须加工低负荷工件,所以最好是进行很薄的加工,可是这时在刀具的中心附近,进行的是线速度非常慢的加工,负荷反而会增加。) W3 {) e: X* P- n4 s/ C
等高线加工在程序编制时需要花费时间,在加工效率方面,还是往复式的扫描线加工方法好。+ k+ [- F- p* L7 [$ V
两者相比,刀具轨迹的生成的确需要时间。但是,对於刀具的负荷是一定的,对刀具寿命、加工面的粗糙等要好很多。
' @' D; l0 ]6 U' b% V2 H刀具寿命的缩短和对策9 ~! u& R2 z/ m+ f3 D7 r5 X
在使用球头立铣刀加工时,即使选择合适的线速度及切削深度进行加工,但还有很多因素导致刀具寿命下降。
3 H0 N2 }8 e* \) p) Z5 {切削开始时负荷增加. f( D- t9 {8 L
在Z轴方向刀具垂直下降,开始切削时,线速度慢的刀具中心首先开始接触工件,加工开始时,必然成为槽加工。槽加工时进给方向的右侧和左侧都有工件,成为一边是下降加工,一边是上升加工。特别是上升加工,刀具的寿命、加工面的光洁度都会下降。因此和通常的侧面加工相比,必须降低进给速度。# O9 T5 e7 k# {1 {
使用刀具像画螺旋线那样下降的螺旋加工接触工件的方法,虽然消除了线速度慢、刀具中心首先接触工件的问题,但不能说是最好的方法,也就是说,在螺旋终了後进入直线加工时,还是槽加工。在这里如果进给速度不下降,也是导致刀具寿命缩短的原因。
! p" J0 j6 G% P" U2 r" r* x% l槽加工负荷大及加工面粗糙/ Q; k6 }2 b# T
在由内侧向外侧进行加工时(设置的加工),在螺旋终了後的(Z轴到达加工位置後)加工,必然变成糟加工。这时如果不降低进给速度,刀具的寿命会缩短。4 ]3 Y- D, y& ^- Q: e! Q
角部负荷增加& r3 s: P/ R& [4 D9 z4 w% x
从内侧向外侧加工时,锐角的角部加工较多。此时与侧面加工相比,每转切削体积会增加。为了使单位时间的切削体积一致,有必要在角部进行自动加速或减速。工件的硬度越高,在角部的加减速幅度应越大。
5 J0 M2 g% U$ j5 U9 _$ H过长的刀具伸出量
; }3 u& U% t# ?9 q7 }1 t刀具伸出的长度过长时,刚性会下降,刀具的寿命会缩短。当遇到高硬度材料或难切削材料时,这种现象会更加明显。$ c, A- }+ D8 s% {9 ~; Q* e- J
刀具7 E$ ~: L* |( h4 U* g
用立铣刀进行的铣削加工,也就是用复数的切削刃进行断序的切削,有的刃从非切削状态,随着主轴的旋转,接触到工件开始切削。工件的硬度越高,刀尖接触工件的瞬间冲击越大,刀尖损坏的可能性越高。为此使刀尖变厚,刀刃的切削面制成负面,减小槽部使刃的根部变粗,此种刀具称为高硬度用刀具。1 T: e" A7 W( q5 O% h
不过,非高硬度用铣刀的刀具磨耗,对於在实际加工直径附近表现出
; y& _% H) x0 S0 g, d的临界摩擦现象,高硬度用铣刀的磨耗,前端的中心部在实际加工直径的大小範围内显得很平,不能加工的时间大幅度缩短。所以,必须将此因素考虑在内。
" ]$ Z! h+ Q6 m综合来说,采用适当的线速度,减小切削深度,并用尽可能快的进给速度进行加工的基本原则不仅限於小直径刀具。
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