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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。
* W  \# y$ Z8 L7 S3 e$ F* [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。8 d* ~/ n# p8 g3 F
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。" R1 f( P7 f. L1 ~8 V; j
对小刀具的误解
$ q" I* g7 D3 x$ p/ l& {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。
, v+ [( S9 r; z% U2 L2 u% ^  l用高速加工可以处理至今为止不能加工的任何材料5 {5 S$ x( X; \( f; t4 Y/ P
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。5 q% W  ?# V3 F- y" s# B
不论什麽直径的刀具都可以进行高速加工+ L( C9 t) M: `' E
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。
4 t6 K7 Z: Y) ^& z用高速回转加工时,加工负荷下降
8 Y; |+ Y0 ^+ a% ]1 U9 z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。
  y# `- v, H4 t3 B6 z2 [2 w用高速回转加工时,工件和刀具不发热1 p* ^* J2 K) T' l# V! 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。# U) C; d- k) J! e% V. F
用高速回转加工时,加工表面的光洁度提高,不需磨削
5 H3 F. n6 L6 B5 [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。
& Z4 @0 P1 j. T9 {7 ?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。2 \( l3 `3 l. C( q5 E
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。
- h/ X5 b0 q9 u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。
0 f# v/ w" p4 \/ ]& w) o刀具寿命的缩短和对策
  [1 x" y: {! Z: C# \; @4 {$ ~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。
" @5 l$ s1 E4 m8 n: N切削开始时负荷增加
0 [4 V1 ]1 O3 \2 C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。
0 z  R$ s7 C( G. g& B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。
2 ?* u& O3 |6 }槽加工负荷大及加工面粗糙
5 l4 f0 X; C. H4 \0 a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。
, j* u6 x# @! e4 w' O+ e7 j角部负荷增加
% h% x( s9 i7 j* Y# p4 M0 b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。' f: j% ]3 r& W5 ~
过长的刀具伸出量, R# C9 @" e  L9 e$ O' I
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。3 C/ T! Y5 y0 d( c' }
刀具5 B/ K% Z) m$ d: o1 r4 l
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。
$ Q7 K9 f/ |) s* w! O/ M7 U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
8 p" e: B. I, F# z2 F. b  i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。
! \4 @- i/ Y; f1 q1 {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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