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数控车刀具的选择与使用
发布时间: 2013-12-31 15:54:00 来源: 编辑: 周文煜

  

  世界制造业发达的国家无一例外都是刀具工业先进的国家。先进刀具不但是推动制造技术发展进步的重要动力,还是提高产品质量、降低加工成本的重要手段。刀具与机床一直是互相制约又相互促进的。今天先进的数控机床已经成为现代制造业的主要装备,它与同步发展起来的先进刀具一起共同推动了加工技术的进步,使制造技术进入了数控加工的新时代。下面本文就数控车床的加工特点和刀具选择进行分析。

  

  一、数控车床的加工特点

     数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行,可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工,并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。有较高的加工精度和生产效率,特别适合于复杂形状回转类零件的加工。

  

  二、数控车床刀具的要求

  1、刚性好(尤其是粗加工刀具),精度高,抗振及热变形小;'

  2、互换性好,便于快速换刀;* R+ X# C0 t( J4 k

  3、寿命高,切削性能稳定、可靠;, G1 I0 S0 ?& B2 @4 w3 ?7 _) n*

  4、刀具的尺寸便于调整,以减少换刀调整时间;

  5 D. A8 W& P2 ^6 ^) S. ^" y* j' r5、刀具应能可靠地断屑或卷屑,以利于切屑的排除;

  : ^3 z, t% {/ _+ |+ Y: h6、系列化,标准化,以利于编程和刀具管理。

  三、数控车刀的结构

  各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上;镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上,刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分,包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。有的刀具的工作部分就是切削部分,如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等;

  

  四、数控刀具材料的选用

  制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性,必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性,良好的工艺性(切削加工、锻造和热处理等),并不易变形。通常当材料硬度高时,耐磨性也高;抗弯强度高时,冲击韧性也高。但材料硬度越高,其抗弯强度和冲击韧性就越低。高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性,以及良好的可加工性,现代仍是应用最广的刀具材料,其次是硬质合金。聚晶立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等;聚晶金刚石适用于切削不含铁的金属,及合金、塑料和玻璃钢等;碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具。硬质合金可转位刀片现在都已用化学气相沉积法涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合硬层。正在发展的物理气相沉积法不仅可用于硬质合金刀具,也可用于高速钢刀具,如钻头、滚刀、丝锥和铣刀等。硬质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁,使刀具在切削时的磨损速度减慢,涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高1~3倍以上。

  由于在高温、高压、高速下,和在腐蚀性流体介质中工作的零件,其应用的难加工材料越来越多,切削加工的自动化水平和对加工精度的要求越来越高。为了适应这种情况,刀具的发展方向将是发展和应用新的刀具材料;进一步发展刀具的气相沉积涂层技术,在高韧性高强度的基体上沉积更高硬度的涂层,更好地解决刀具材料硬度与强度间的矛盾;进一步发展可转位刀具的结构;提高刀具的制造精度,减小产品质量的差别,并使刀具的使用实现最佳化。

  

  五、数控刀具的分类

  根据刀具结构可分为:整体式;镶嵌式,采用焊接或机夹式连接,机夹式又可分为不转位和可转位两种;特殊型式,如复合式刀具,减震式刀具等。                                                                           

  根据制造刀具所用的材料可分为:高速钢刀具;硬质合金刀具;金刚石刀具;其他材料刀具,如立方氮化硼刀具,陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为:车削刀具,分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种;钻削刀具,包括钻头、铰刀、丝锥等;镗削刀具;铣削刀具等。

  为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求,近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用,在数量上达到整个数控刀具的30%40%,金属切除量占总数的80%90%

  

  六、国内外数控刀具常用品牌及选用

  现在数控车加工大多采用机夹刀具,刀片采用耐高温、耐磨的涂层合金材料。目前常用的刀具、刀片的品牌:国外的主要有瑞典的山特维克SANDVIK、以色列的ISCAR伊斯卡、日本的京瓷KYOCERA、日本的TUNGALOY东芝、韩国的KYOCLOY克洛伊等。国内的主要有宁波的三韩、成都的英格、株洲的钻石等。国外的品牌性能稳定、耐用,但价格较高。国内的品牌价廉物美,但精度稍差。如果不是加工高精零件(如竞赛类),一般国内品牌都能满足要求。

       随着数控机床在生产实际中的广泛应用,数控刀具的选用已经成为数控加工中的关键问题之一。因此,编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则,从而保证零件的加工质量和加工效率,充分发挥数控机床的优点,提高企业的经济效益和生产水平。

                                            供稿:现代制造产业系林俊耀

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