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      數控銑加工刀具類型的選擇

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      數控銑加工刀具類型的選擇

            數控刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態下進行的。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。生產中,被加工零件的幾何形狀是選擇刀具類型的主要依據。
      1、數控銑削刀具的選用:加工曲面類零件時,為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切,而避免刀刃與工件輪廓發生干涉,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,為了提高生產效率和提高加工表面粗糙度,一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀;銑小平面或臺階面時一般采用通用銑刀;銑鍵槽時,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鉆模,由于鉆頭的剛性和切削條件差,選用鉆頭直徑D應滿足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;精絞前可選用浮動絞刀,絞孔前孔口要倒角;鏜孔時應盡量選用對稱的多刃鏜刀頭進行切削,以平衡鏜削振動;盡量選擇較粗和較短的刀桿,以減少切削振動。在經濟型數控加工中,由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行,占用輔助時間較長,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,應完成其所能進行的所有加工部位;
      ③粗精加工的刀具應分開使用,即使是相同尺寸規格的刀具;
      ④先銑后鉆;
      ⑤先進行曲面精加工,后進行二維輪廓精加工;
      ⑥在可能的情況下,應盡可能利用數控機床的自動換刀功能,以提高生產效率等。另外,刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大,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,但由此帶來的加工質量和加工效率的提高,則可以使整個加工成本大大降低??傊?,根據被加工工件材料的熱處理狀態、切削性能及加工余量,選擇剛性好,耐用度高的銑刀,是充分發揮數控銑床的生產效率和獲得滿意的加工質量的前提。

      二、切削用量的確定

        數控編程時,編程人員必須確定每道工序的切削用量,并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括切削速度、背吃刀量或側吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法,需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是:保證零件加工精度和表面粗糙度,充分發揮刀具切削性能,保證合理的刀具耐用度并充分發揮機床的性能,最大限度地提高生產率,降低成本。

          (1)切削速度的確定銑削的切削速度與刀具的耐用度T、每齒進給量fz、背吃刀量ap、側吃刀量ae以及銑刀齒數Z成反比,與銑刀直徑d成正比。其中原因是fz、ap、ae、Z增大時,使同時工作齒數增多,刀刃負荷和切削熱增加,加快刀具磨損,因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。如果加大銑刀直徑則可以改善散熱條件,相應提高切削速度。下表列出了銑削切削速度的參考值。
      銑削時的切削速度參考表
          工件材料硬度(BBS)切削速度Vc (m/min)
          高速鋼銑刀硬質合金銑刀
          鋼<22518~4266~150
          225~32512~3654~120
          325~4256~2136~75
          鑄鐵<19021- 3666~150
          190~2609~1845~90
          260~3204.5~1021~30
       
         (2)進給速度的確定進給速度F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、工件的材料性質選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統的性能限制。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。確定進給速度的原則:1)當工件的質量要求能夠得到保證時,為提高生產效率,可選擇較高的進給速度。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,宜選擇較低的進給速度,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,進給速度應選小些,一般在20~50mm/min范圍內選取。4)刀具空行程時,特別是遠距離“回零”時,可以選擇該機床數控系統給定的最高進給速度。
          (3)背吃刀量(或側吃刀量)的確定在保證加工表面質量加工質量的前提下,背吃刀量(ap)應據機床、工件和刀具的剛度來決定,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,提高生產效率。工件表面粗糙度要求為Ra3.2-12.5μ m,分粗銑和半精銑兩步銑削加工,粗銑后留半精銑余量0.5~1.0mm;工件表面粗糙度要求為Ra0.8~3.2μ m,可分粗銑、半精銑、精銑三步銑削加工,半精銑時端銑背吃刀量或圓周銑側吃刀量取1.5-2mm,精銑時端銑背吃刀量取0.5~lmm,圓周銑側吃刀量取0.3~0.5mm。
      總之,零件數控編程具有很大的靈活性,只有正確理解以上工藝參數,在實踐中不斷進行總結,才能編制出高質量的加工程序,加工出高質量的模具零件.

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