選擇最佳切削刀具對機(jī)加工生產企業的成功至關重要。這也是一項不斷反(fǎn)複的工作,並(bìng)將直(zhí)接影響到產品加工周期及工廠競爭力。
一個普通的超市(shì)一般用48,750個單元貨位來擺放(fàng)約35種豆子罐頭,可一家刀具企業僅英製規格的刀具就有40,000個。單從數字比較就可以看出,與挑選最合(hé)適的刀具相比,選擇豆子罐頭要簡(jiǎn)單得多,而(ér)挑選刀具(jù)則需要考(kǎo)慮與機床的匹配(pèi)以及利用最短(duǎn)時間最低成本加工出最高品質的零件等因素。下麵我們探討如何進行刀具選擇。
最重要的刀(dāo)具
任何一把刀具停止工(gōng)作都意味著生產出現停頓,但這並不表示每把刀具都具有同樣重要的地位。切(qiē)削加工時間最長的刀具(jù)對生產周期的影響更大,因此在同(tóng)等前提下應給予這把(bǎ)刀(dāo)具更多關(guān)注。此外,還應該注意加工關鍵部件及加工公(gōng)差(chà)範圍要求最嚴格的刀具。對於切屑(xiè)控製相對較差的刀具,如鑽頭、切槽刀、螺紋加工刀具也應重點關注,因為切屑控製不佳也可引起停機。
與機床和被加工(gōng)材料相匹配
刀具分右手刀及(jí)左手刀,因此選擇正確的刀具非常(cháng)重(chóng)要。通常,右手刀具適合(hé)於(yú)逆時針旋(xuán)轉(CCW)的機床(沿主軸方向),左(zuǒ)手刀具適合於順時針旋轉(CW)的機床。如果有幾台車床,一些夾持左手刀具,其他的左(zuǒ)右手兼容,那麽可以選擇(zé)左手刀具。對於銑削而言,人們通常傾(qīng)向於選擇通用性更(gèng)強的刀具,盡(jìn)管(guǎn)此(cǐ)類刀具涵蓋(gài)的加工範圍更大,但也會即刻損失刀具的剛性,增大刀具的撓曲變形,同時降低了切削(xuē)參數,更容易引起加工振動。另外(wài),機床(chuáng)更換刀具的機械手對刀具的尺(chǐ)寸及(jí)重(chóng)量也有所限製,若購買的(de)是(shì)主(zhǔ)軸帶內冷卻通孔的機床(chuáng),請選擇帶內(nèi)冷卻通孔的刀具。 碳鋼是機械加(jiā)工中最常見的被(bèi)加工材料(liào),因此大多數刀(dāo)具基於(yú)優化碳鋼加工(gōng)而設計,刀片牌號需根據被(bèi)加工材料進(jìn)行選(xuǎn)擇。刀具製造(zào)商提供一係列的(de)刀體及相配合的刀片用於加工如高溫合金、鈦合金、鋁、複合材料、塑料及純(chún)金屬等非鐵材料,當(dāng)需要加工上述材料時,可選擇相匹配材質的(de)刀具。
刀具規格、刀具(jù)材(cái)料及牌號
常見的錯誤是所選的(de)車刀規格太小,銑(xǐ)刀規格太(tài)大。大(dà)規格的車刀剛性更佳,而大規格的銑刀不僅價格更高,且空切時間更(gèng)長。總體來說,大規格的刀具(jù)價格高於小規格刀具。
刀具材料及牌號的選擇(zé)與(yǔ)被(bèi)加工材料性能(néng)、機床最大速(sù)度以及進給(gěi)量密切相關。為被加工材料組選(xuǎn)擇更通(tōng)用(yòng)的刀具牌號(hào)時通常會同時選擇塗層合金牌號,可參考刀具供應商(shāng)提供的“牌號應用推薦圖表”。在實際應用中,常見的錯誤是(shì)用替換其他刀具廠家類(lèi)似的材料牌號來試圖解決刀具壽(shòu)命問題。如果現有的刀具不理想,那麽改選接近的其他廠家牌號很可(kě)能(néng)帶來類似結果,要解決問題,必須明確(què)刀具失效的原因。
刀具形式(shì)選擇
選擇可換刀片(piàn)式還是重新修磨式(shì)刀(dāo)具(jù):選擇(zé)時所遵循的原則比較簡單,即盡量避免修磨刀具。除了少數鑽頭和端麵銑刀外,在(zài)條件允許(xǔ)下,盡量選擇可換刀片式或可換刀(dāo)頭式(shì)刀具。這能節(jiē)省勞動力開支,同時獲得穩(wěn)定的加工效果。
選擇整體式刀具還是模塊式刀具:小規格刀具(jù)更適合(hé)整體(tǐ)式設計,大規格刀具更適合(hé)模塊(kuài)式設計。對大規格刀具而言,當刀(dāo)具失效時,用戶往往希望僅僅更換(huàn)小而且價格不高的部件就可重獲新刀(dāo)具。對於切(qiē)槽刀及鏜刀尤其如此。
選擇單一(yī)刀(dāo)具還是多功能刀具:工件(jiàn)越小往往越適用複(fù)合刀具(jù)。例如,一把多功能刀具可複合鑽削、車削、內孔(kǒng)加工、螺紋加工和倒角加工。當然,越複雜(zá)的工件也越適用於多功能(néng)刀具。
選擇標(biāo)準刀具(jù)還是(shì)非標特製刀具:隨著數控加工中心(CNC)的普及,大家普遍(biàn)認為可通過編程來(lái)實現工(gōng)件形狀,而不是(shì)依靠刀具,因此,不再需要非標特製(zhì)刀具。而(ér)事(shì)實(shí)上,今天非標刀具仍占總刀具銷售數量的15%。采用專用刀具可滿足精密的工件尺寸要求,減少工序並縮短加工周期。對於大批量生產而言,非標特製刀具可很好地縮短加工周期、降低成本。
選擇革新刀具還是常規成熟刀具:以目前先進技術的發展(zhǎn)速度來(lái)看,切削刀具的生產率每10年就能翻番。對比10年前推薦的刀具切削參數發現,今天的刀具可令加工效率翻倍,切削功率可降低30%。新刀具合金基體更強固,韌性更高,可實現更高(gāo)切削速度,更低切削力。斷屑槽及牌號對應用的專(zhuān)一性更低,通用性更廣。同時,現代刀具還增(zēng)加了多功能性及模(mó)塊化(huà),這兩者共同降低了庫存,拓展了刀具應用。刀具發展還帶動了新的產(chǎn)品設計(jì)和加工理念,如兼具車削和切槽功能的伊斯(sī)卡的霸王刀、大進給銑刀,推動(dòng)了高(gāo)速加工、微量潤滑冷卻(MQL)加工及硬車(chē)技術等。因此,需要跟進最優選的加工方式,獲悉最新的先進刀具技術,否(fǒu)則就有落後的(de)危險。
功(gōng)率要(yào)求
原則是物盡其用(yòng)。如果購買(mǎi)了功率為20hp的銑床,那麽(me),在工件及夾具允許的情況下,應選擇合適刀具和加工參數使其能實現機床80%的功率運用。需特別留意機床用戶手冊中的功率/轉速表,依(yī)據機床功率的有效功(gōng)率範(fàn)圍選擇可實現更佳切削應用的刀(dāo)具。
切削刃數
刃數的原則是多多益善。購買帶兩倍切削刃的車刀並(bìng)不意味著支付兩倍(bèi)的費用。在過去十年來,先進的(de)設計使得切槽刀、切斷(duàn)刀以及一些銑刀片的切削(xuē)刃(rèn)數目也實現了翻番。以帶有16個切削刃(rèn)的刀片銑刀替換原來(lái)的僅帶4個切削刃的刀片銑刀已不少見,而(ér)增加(jiā)有效切削刃數還直接影響到工作台進(jìn)給及生產率。
切屑控製
加工的是工(gōng)件而不是(shì)切屑,但切屑可以清楚地反映出刀具的切削(xuē)狀態。原則是:好的切屑不會破壞加工,不(bú)好的切屑正好相(xiàng)反。
大(dà)多數刀片都有斷屑槽,而斷屑槽是依據進給率來設計的,無(wú)論是(shì)輕切削的精加工還是重(chóng)切削的粗加(jiā)工。切屑越小(xiǎo),越難以折斷。對(duì)難加工材料(liào)而(ér)言,切屑控製是一(yī)大難題。盡管不能更(gèng)換被加(jiā)工材料,但可以更新刀具,調整切削速度、進給率、切削深度、刀尖圓角半徑等等。優化切屑和優化加工是綜合選擇的結果。
編程
麵對刀具、工(gōng)件及數控加工機床,往往需要定義刀具路徑。理想的情況是:了解基本的機(jī)器代碼,有先進的CAM軟件(jiàn)包。刀具路徑必須考慮到(dào)刀具特征,如坡走銑角度、旋轉方向、進給、切(qiē)削(xuē)速度(dù)等。每(měi)種刀(dāo)具都有相應的編程技(jì)術以縮短加工周期,改進切(qiē)屑(xiè),降低切削力。好的(de)CAM軟件包可節(jiē)省勞動力,提(tí)升生產率。
價格
刀具價格固然(rán)重要,卻比不上因刀具(jù)而付出的生產成本的重要性。雖然(rán)刀具(jù)有其相應價格,但刀具的真正價值在於為生(shēng)產率所履行的(de)職責。通(tōng)常,價格最低的刀具反而是造成生產成本最高的刀具。切削刀具的價格僅占零(líng)件成本的3%,因此需關注刀具的生(shēng)產率,而不是其(qí)購買價格。
機械加工正發展成為一門專業(yè)科(kē)學,但經驗依舊不可替代(dài)。作為對客戶的回饋,刀具商的服務是免費的,他們甚至可以免費提供刀具試切。刀具供應商有經驗的專(zhuān)家能對用戶選擇刀具提供最佳的、具有指導性的幫助。
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