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数控车床,如何刀具优选及切削用量 ?
2017-7-20  来源:天津农学院  作者:包 宁, 王秀芝, 芦啸天

    

      问:  数控车床 如果对刀具进行优选、切削用量合理?

   
     
 答:

    
     所谓切削用量,主要是应用于核算供需成本、切削功率调整、计算切削力以及调整机床的参数。切削用量的合理与否, 关系到整个机床的潜力与刀具切削性能,是实现低耗、优质、高产的关键[1]。 而数控车床刀具优选直接关系到刀具的使用寿命, 倘若选择不佳,不仅会导致浪费,同时也会对生产效率造成巨大的影响。所以,深入研究探讨数控车床刀具优选及切削用量就成为数控机床生产的关键所在。
 
     
1 、数控车床刀具的选择
 
      1.1 数控车床刀具的特征
 
     相较于普通机床刀具, 数控车床刀具具有以下几个方面的特征:具有良好的精度与刚性,抗振效果好,热变形小;具有良好的互换性,能够进行快速换到;具有更为长久的寿命,切削性更为稳定;刀具尺寸调整较为方便,能够有效缩短换刀所用的时间;刀具能够稳定的卷屑或断屑;具有标准化、系列化的特征,能够方便刀具管理与编程。
 
     1.2 数控车床刀具的选择原则
 
     科学、 合理的刀具寿命是数控车床进行刀具优选的基础性原则, 车刀寿命和切削量之间存在极为密切的联系,设计相应的切削用量以前,应当针对刀具的寿命实施合理的选择, 刀具寿命选择则应当依照优化的目标来进行确定。 通常包含最低成本刀具寿命与最高生产率刀具寿命, 前者依照工序成本最低的目标来进行选择, 后者依照单件工时最少的目标来进行选择。
 
       1.3 数控车床优选刀具类型
 
      数控车床常用刀具类型主要有圆弧形车刀、成型车刀以及尖形车刀。 其中,成型车刀也可以称作样板车刀,其刀刃的尺寸与形状直接决定着所加工零件的轮廓形状。 而在数控加工当中,应当尽量少使用成型车刀。 所谓尖形车刀,其主要是以直线形切削刃为主要特征的一种刀具,分别由直线形状的主、副切削刃构成。 对尖形车刀集合参数的选择来说,它与普通车削较为类似,但应当综合数控特创的特征来实施全面的分析。圆弧形车刀本身的圆度或者线轮廓度都非常小,切削刃为圆弧形,刀位点处于圆心。在进行车刀圆弧半径选择的时候必须要进一步考虑两点刀具切削刃的圆弧半径,需要等于或者小于零件凹形轮廓当中的最小曲率半径,同时应当避免过小的情况,否则不仅会导致制造难度增加,同时还会因为刀体散热能力差或者刀尖强度过弱致使车刀受损。
 
      针对粗加工来说,由于余量较大,相应的车刀选择则需要保证具备充足的强度、刚性。 通常情况下,整体刀具本身具有良好的刚性, 然而因为其本身的结构相对较为繁杂, 所以机夹刀具就成为主要的研发方向。针对刀具选择而言,机夹刀具本身的加工精度与刀片夹持结构极为关键,针对粗车需求,应当选择兼具耐用性、强度的车刀,以此来满足粗车对打进给量与大背吃刀量方面的需求[2]。 而针对精车需求,应当选择兼具耐用性、精度的车刀。
 
    
2 、数控车床切削用量
 
     对于效率要求极高的金属切削加工情况, 具体的切削用量、切削工具以及被加工材料至关重要,三者的选择直接关系到整个切削加工的品质、 时间,并且还对车刀的寿命产生直接的影响。要想有效保障加工的经济与效率,就必须要针对切削条件进行有效的确认。 切削用量分别涉及到切削速度、进给量以及背吃刀量,这三个要素直接关系到车刀的损伤情况。
 
     确定切削用量的进程中, 必须要在保障切削系统强度、刚性等相关需求的基础上,进一步发挥机床的生产功率,以此来提升车刀的切削性能。对应数值的选择必须要遵循机床给定的切削参数要求, 并且要保障进给量、 主轴转速以及背吃刀量能够进行有效适应参数变化, 以此来保障整个切削工作的效率与质量。 相应的原则主要包含以下两个方面: 一方面,在保障加工经济性的前提下,粗车尽可能提升生产效率;另一方面,半精车与精车需要在保障工件表面粗糙度要求与加工精度要求的前提下, 有效兼顾生产方面的效率。
 
      2.1 背吃刀量
 
      背吃刀量的选择需要充分考虑机床、 刀具、夹具以及工件等方面的实际情况。 在保障工艺系统刚度的前提下,需要尽可能选择最少的仅给次数来开展加工余量切除工作, 从而有效保证生产的效率。在面对零件精度要求较为苛刻的加工生产时,通常需要提前预留 0.2~0.5 mm 的单边精车余量。
 
      2.2 主轴转速
 
      综合参考刀具允许的切削速度、机床性能以及被加工零件材料等,同时参考有关数控加工生产切削用量有关的各种资料,以此来设计相应的切削速度。 切削速度设计完成之后,接着参考工件直径来进行对应的计算工作,最终得出主轴转速。
 
       2.3 进给量
 
      进给量的确定应当综合参考被加工零件材料、精度以及粗糙度等相关条件, 在进一步保证零件表面品质的先决条件下,尽可能选择较大的进给量,使加工效率得以提升。
 
      粗加工情况下,通常确定较大的切削用量,在车削的进程中需要有限选择较大的背吃刀量, 以此来降低走刀的次数,其次,尽可能给予较大的进给量,最后则是尽量提升切削的速度,切削的速度越高,相应的刀尖温度也能够快速上升,从而引发热磨损、机械磨损以及化学磨损, 磨损情况严重不仅会增加车床负荷,同时也会对加工品质产生影响。切削速度每提升 1/5,相应的刀具寿命则会降低 1/2[3]。
 
       倘若刀具性能与机床能够满足相应的需求,应当尽可能提升切削的速度,对应的情况下,能够选择较低的进给量,以此来提升零件表面的质量。当选择精车外圆表面的情况下, 进给量能够实现每转 0.1mm,精加工情况下,相应的加工余量较小,导致切削深度也非常小,针对形状精度要求较高的表面来说,应当划分多次来去除对应的余量, 以此来降低残留的形状误差部分[4]。
 
       
3 、结语
 
       切削用量是机械加工当中必须要进行确认的关键参数, 切削用量相应参数的合理性对整个加工产生的效率、质量以及成本产生直接的影响。科学合理的切削用量指的是充分利用机床动力性能( 扭矩、功率) 与切削性能,在有效保障质量的先决条件下,尽可能争取低的加工成本与高的生产率的切削用量。与此同时,还必须要高度重视切削刀具的优选工作。大量的相关研究与生产实践进一步证明, 刀具的优选与切削用量的选择对加工生产具有十分重要的现实意义,它能够有效提升工作的效率与质量。需要注意的是,现阶段,数控车削的许多刀具相关资料及工艺基本都是在普通机械加工生产的基础上进行的,并不完全适用于数控车削加工生产, 因此切削用量仍需要更为深入的研究。

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