設計與精密加工之切削知識三

2017-03-26


17、刀具懸伸較長時的切削條件該如何設定?
產品目錄中記載的切削條件表,是以多長伸出量為前提使用的?伸出量加長時,那切削條件該如何變更?


標準伸出量

產品目錄中記載的切削條件,建議以伸出量低于刀具直徑的3倍(最長約5倍)為使用前提。(長柄型等使用時以較大伸出量為前提的產品除外)為了保持刀具的剛性,使用時盡量縮短伸出量,這一點至關重要。

伸出較長時的切削條件

為了防止干涉,刀具必須伸出較長時,易造成顫振,所以最好使用能盡量抑制跳動,具有較高夾持剛性的熱膨脹刀柄。
同時,針對標準切削條件,軸向(Z向)切深量請減少10~50%。
如果仍然發生顫振,請根據伸出量將轉速和進給速度降低10~40%。

利用長頸型、長柄型

刃長比較長的刀具剛性較低,應盡量縮短刃長,利用長頸型、長柄型刀具為好。并且盡量使用刃數多、剛性高的刀具形狀,有助于抑制顫振。

利用5軸加工機床

對于普通機床上伸出量不足就無法加工的型腔底部等處,可使用5軸加工中心,其接近性能高,加工范圍大。能減少顫振,提高加工表面精度。

18、倒角加工、V槽加工用立銑刀的正確使用方法 加工零件時,經常使用倒角、V槽加工用立銑刀,卻因刃尖頻繁崩刃而倍感煩惱。請告知刀具使用訣竅。

進行倒角加工或V槽加工時的要點如下


(1)倒角加工
?必須在考慮最大切深量的條件設定下加工。
?切削量大時,建議逐步切削。



(2)V槽加工
?主要考慮使用普通平頭型立銑刀及專用刀具時的V槽加工。
①使用普通平頭型立銑刀時
將刀具或工件傾斜后切削V槽的方法。如果V槽底部形狀的精度要求不高,則可選擇帶圓弧角或倒角C型立銑刀加工。
②使用V槽加工用立銑刀時
?僅使用刀具前端部時,請考慮線速度,并以提高轉速為設定條件。
?切削量變大時,建議逐步切削。



③選擇適合切削用途的刀具
?根據倒角、V槽、定位等加工形狀、加工效率及工件材料等,選擇最合適的刀具是非常重要的。


硬質合金倒角、V槽加工用立銑刀一覽表

主要工件材料

普通鋼

高硬度鋼

型號

ALC-SVEMC

TSC-CMEM

ALC-MEM2SC

TSC-MEM3S

XCP-HSVEM

SEC-ALCMEM

SEC-ALMEM

1

倒角加工

2

V槽加工







3

定位






4

坡走、輪廓、
螺旋加工






5

大進給






19、欲使挖槽加工時的粗加工、半精加工高速化挖槽加工的切削量大,因此必須考慮縮短粗加工、半精加工時間。為此該采用何種加工方法、使用何種刀具?



利用圓弧角型立銑刀進行高速加工

使用下列方法無助于解決粗加工、半精加工的高速化。
?使用粗加工型立銑刀等加工時無法提高進給速度,因此會降低加工效率。
?使用球頭型立銑刀加工時,無法獲取較大的步距值,因此不能實現徹底的高效化。
利用大進給圓弧角型立銑刀進行挖槽粗加工和半精加工的高速銑削,可有效縮短加工時間、提高刀具的使用壽命,取得良好的加工效果。
高速加工以有效抑制切深量、提高切削速度(刀具轉速)與進給速度的切削條件為特點。齒形線刀具軌跡、復雜形狀加工(螺旋形刀具軌跡)等有助于實現實際進給速度接近NC程序中設定的進給速度指令值。




20、如何順利地進行高硬度鋼加工?使用立銑刀加工高硬度鋼時,會縮短刀具壽命。因此,有時會頻繁地更換刀具或多次進行尺寸補正。如有解決方法,則請告知。

選擇合適的高硬度材料刀具與刀柄

刀具選型方面,選擇刃尖強度高、刃數多且剛性高的刀具比較有效。如果是涂層硬質合金刀具,選擇具有高溫、耐熱性等優異的涂層就顯得非常重要。MISUMI XCP涂層不僅硬度高、抗氧化溫度也高,因此可有效提高刀具的耐磨性。此外,采用夾持力高的熱膨脹刀柄會比較有效。由于熱膨脹刀柄的跳動精度優良,因此以往主要用于精加工的情況較多,而夾持力強且不易顫振的特性又使其在粗加工時也能發揮作用,同時在容易發生崩刃的高硬度鋼加工中還能確保穩定性。

調整切深量,不調整進給速度

如果刀具不是正常磨損,而是因崩刃導致急劇磨損時,必須重新討論刀具選型、切削條件。要提高刃尖強度時,負前角十分有效。選擇硬度高、粒子細的極超微粒硬質合金適合作為刀具材料。此外,預計今后高硬度鋼加工用CBN刀具也將增加。同時,設定切削條件時,建議不要大幅降低進給速度,首先應減小切深量。為了確保刀具的耐磨性與加工面的光潔美觀,相比于低速,采用高速加工的方式是非常重要的。同時,通過減小切深量,可確保在高速范圍內也能進行穩定的加工。

21、如何抑制側面分段加工時的刀痕?為了進行穩定的側面加工,通常使用刃長短的立銑刀,進行Z向分段加工,但是各段之間的接縫會留下刀痕。如何才能抑制刀痕呢?

加工表面產生刀痕的原因

切削表面的加工痕跡是立銑刀的外周切削刃尾端在切削過程中切入工件表面所致。
將切削刃尾端設計成R形狀,可防止切削刃尾端切入表面。



切削刃尾端R加工的立銑刀與普通頸部避讓型刀具的比較試驗


刀具SN?TSC?EM4B6?20?9 SNR?TSC?EM4B6?20?9工件材料S50C轉速3,290min-1進給速度497mm/min進給寬度 (Rd)0.4mm切深量 (Ad)9mm結果SNRC(刀刃尾端R頸部避讓型)即使在加工到較深的側面時,面粗糙度的波動仍舊很小(紅圈處),面光潔度良好。





22、如何實現曲面加工的高精度?對模具的曲面形狀進行精加工時,為了減少手工拋光研磨的時間,希望能盡可能提高切削加工的精度。什么方法最有效呢?

高速銑削的有效性

使用球頭型立銑刀進行曲面形狀切削時,為了獲得良好的加工表面粗糙度,必須減少每刃進給量與步距。但是,在那樣的切削條件下,實際進給速度降低,刀具行程變慢,加工時間延長。因此,既要抑制加工時間的延長,也要提高加工表面粗糙度,必須提高轉速。增加轉速既可提高刀刃的切削特性,還能抑制毛刺的發生,從而獲得優質加工表面。
這樣,以微量切深與高速回轉為條件的高速銑削,可實現小切削阻力下的穩定加工,因此,減少刀具磨損也是其特征之一。在刀具行程較長的精加工中,也能長時間保持高精度加工。

高速銑削的刀具選擇

①立銑刀的選型要點

用于高速銑削的立銑刀刀刃形狀,要點是實施“負前角”或“負刃帶處理”等加強剛性的刃口處理。然而,負角的刃口形狀雖然剛性提高了,但與正前角刃口相比,鋒利性卻變差。因此,鋁合金、銅電極或石墨等硬度小的工件材料,請選擇前角大,鋒利性好的刀具。
②刀柄的選型要點
夾持立銑刀時,刀具的伸出長度及夾持精度也極為重要。熱膨脹刀柄與工件的接近性好,并能最大限度地縮短立銑刀的伸出長度。而且兼具很高的夾持精度和夾持剛性,可以說是一種最適合高速銑削的刀柄。


23、請教使用熱膨脹刀柄的優點
隨著加工內容的高精度化趨勢,正在普及使用熱膨脹刀柄,但是具體有哪些優點并不清楚。請教使用熱膨脹刀柄的優點。


熱膨脹刀柄的基本原理



加熱刀柄的前端部,使之膨脹后裝入刀具。
此后再使其冷卻收縮,來夾持刀具的方式。


優點①高精度、高可靠性


與以前廣泛使用的筒夾式刀柄相比,構成零件的數量最少,可實現高剛性、高精度的刀具夾持。
刀具夾持精度在夾具的夾口處僅數μm以內,且重復精度高,因此無需刀具夾持作業的熟練性要求以及為了精度確認的測量等作業。使用熱膨脹刀柄后,可簡化刀具的裝拆作業及提高可靠性。優點②延長刀具壽命



低跳動的高剛性夾持,可穩定并延長刀具的使用壽命。
優點③高精度加工


低跳動可保證穩定切削,從而實現高精度加工。

工序

粗加工

精加工

使用刀柄

筒夾式刀柄

熱膨脹刀柄

筒夾式刀柄

熱膨脹刀柄

SKD61
(50HRC)

SKD11
(60HRC)






24、請教使用熱膨脹刀柄時應注意的事項 正在考慮使用熱膨脹刀柄,至今一直使用筒夾式刀柄,比較擔心使用熱膨脹刀柄時會發生什么麻煩。請教初次使用熱膨脹刀柄時應注意的事項。

使用刀具

熱膨脹刀柄最適合硬質合金刀具。
請注意,由于高速鋼刀具的熱膨脹率與刀柄材質相近,熱壓配合的時間較長,刀具拆裝困難。

刀具的選型和夾持方法

■專用刀具
熱膨脹刀柄外圓細長,工件的接近性優良,因此無需很長的刀具。
使用過長的刀具易產生顫振而降低加工精度,建議選用熱膨脹刀柄專用刀具。

■刀具夾持長度

與筒夾式刀夾相比,即便刀具夾持長度較短,也具有足夠的夾持剛性。
如果刀具裝入刀柄的長度過長,會因刀柄內部的振動而引起顫振,或發生刀具在刀柄內部受到損傷等不良后果。
重要的是按照熱膨脹刀柄所設定的最大裝入長度進行加工。

保養■怎樣才能防銹?
?鐵質物品上存在“水分”和“空氣(氧氣)”會生銹。防銹的方法是清除“水分”或不使“金屬”直接接觸“空氣(氧氣)”。

【保養方法】
①使用后請用壓縮空氣吹干“水分”。尤其是孔的深處,邊孔型的細孔內等處請充分進行空氣吹洗。用清洗油或清洗機洗凈后再用空氣吹洗效果更佳。
②請用熱膨脹加熱器加熱后取出刀具。
③清洗后噴防銹油或將其浸放在防銹油中。
④進行熱壓配合前,須先清除刀柄上的防銹油。噴射清洗劑或溶劑便于清除防銹油。