数控车床的刀具选择与切削参数匹配。随着现代制造业的快速发展,数控车床因其高精度、高效率和高自动化程度,已成为机械加工
领域的重要设备。在数控车床加工过程中,刀具的选择与切削参数的匹配直接关系到加工质量、生产效率和刀具寿命。本文将详细探
讨数控车床的刀具选择原则以及切削参数的匹配策略。
一、数控车床刀具的选择
1. 刀具类型及特点
数控车床常用的刀具包括外圆车刀、内孔车刀、切断(槽)车刀、螺纹车刀等。其中,外圆车刀最为常用,适用于车削外圆表面,包
括普通外圆车刀、细长轴外圆车刀、扁平外圆车刀等。每种刀具根据其设计特点和用途,在切削性能、刚性和使用寿命上有所不同。
普通外圆车刀:适用于各种金属材料的加工,如钢材、铝合金、不锈钢等。其切削速度、进给速度和切削深度根据具体材料有所不同
。
细长轴外圆车刀:专为加工细长轴类零件设计,具有良好的刚性和切削性能,适用于高精度要求的细长轴加工。
扁平外圆车刀:用于加工扁平外圆表面,适用于各种金属材料的扁平部分加工。
2. 刀具选择原则
刀具的选择需综合考虑多个因素,包括工件材料、加工类型、加工精度和表面粗糙度要求等。具体步骤如下:
确定工件材料和加工类型:首先明确工件的材料(如钢材、铝合金、不锈钢等)和加工类型(外圆、孔或螺纹)。
选择刀具类型:根据加工类型和材料特性选择合适的刀具类型。例如,加工外圆表面时,通常选择外圆车刀;加工螺纹时,则选择螺
纹车刀。
确定刀片牌号和几何槽形:根据粗、精加工要求和加工条件,从刀具样本中查表确定刀片的牌号和几何槽形。刀片材料常见的有高速
钢、硬质合金、涂层硬质合金等,其中硬质合金和涂层硬质合金应用最为广泛。
3. 刀具安装方式
数控车床的刀具安装需确保稳固可靠,以便在高速切削过程中保持刀具的稳定性和精度。常用的刀具安装方式有焊接式和机械夹固式
。
焊接式车刀:将硬质合金刀片焊接在刀体上,结构简单,刚性较好,但受焊接工艺影响,刀具使用寿命较短,且刀杆不能重复使用,
造成材料浪费。
机械夹固式可转位车刀:刀片每边都有切削刃,磨损后可转位继续使用,减少了换刀时间和对刀时间,便于实现机械加工的标准化和
系列化。数控车削加工时应尽量采用此类刀具。
二、切削参数的匹配
切削参数包括切削速度、进给速度和切削深度,其合理匹配对于提高加工效率、保证加工质量和延长刀具寿命至关重要。
1. 切削速度(v)
切削速度是指刀片每分钟在工件已加工面移动的长度,单位为m/min。切削速度的选择需考虑刀具耐用度、加工材料、加工精度和表
面粗糙度等因素。
刀具耐用度:切削速度的提高可缩短加工时间,提高加工效率,但过高的切削速度会导致切削温度升高,刀具耐用度急剧下降。因此
,切削速度的选择需根据刀具样本中规定的线速度进行初步确定,并结合实践经验进行调整。
加工材料:不同材料的切削速度有所不同。例如,铝合金的切削速度远高于钢材,而钛合金的切削速度则较低。
加工精度和表面粗糙度:切削速度的提高有助于改善表面粗糙度,但过高的切削速度可能导致加工精度下降。因此,在精加工时,需
选择适中偏小的切削速度以保证加工质量。
2. 进给速度(f)
进给速度是指工件每转一转,车刀在切削方向上移动的距离,单位为mm/r或mm/min。进给速度的选择需与切削速度和切削深度相匹配
,并考虑加工精度、表面粗糙度和刀具耐用度等因素。
粗加工:在粗加工过程中,应优先选择较大的进给速度以提高生产效率。进给速度的选择需确保刀具和机床的强度和刚度,避免过大
进给速度导致刀具损坏或机床振动。
精加工:精加工时,对加工精度和表面粗糙度的要求较高,因此应选用适中偏小的进给速度。进给速度的选择需根据加工表面粗糙度
要求进行调整,确保加工质量。
3. 切削深度(ap)
切削深度是指待加工工件表面至已加工工件表面的距离,单位为mm。切削深度的选择需考虑机床动力、工艺系统刚性、刀具耐用度和
加工余量等因素。
粗加工:在粗加工过程中,应尽可能选择较大的切削深度以减少走刀次数,提高生产效率。切削深度的选择需确保机床动力和工艺系
统刚性足够,避免过大切削深度导致刀具损坏或机床振动。
精加工:精加工时,切削深度相对较小且均匀,以确保加工精度和表面粗糙度。切削深度的选择需根据预留精车余量进行调整,通常
取值为0.1~0.5mm。
4. 切削参数的匹配策略
在数控车床加工过程中,切削参数的匹配策略应遵循以下原则:
优先选取较大的切削深度:在机床动力和工艺系统刚性允许的情况下,尽可能选择较大的切削深度以减少走刀次数。
根据加工要求选择进给速度:粗加工时选择较大的进给速度以提高生产效率;精加工时选择适中偏小的进给速度以保证加工质量。
合理确定切削速度:切削速度的选择需综合考虑刀具耐用度、加工材料、加工精度和表面粗糙度等因素,确保在保证加工质量的前提
下提高生产效率。