【文章內(nèi)容簡介】 重磨后的切削刃形狀和刃口處理狀態(tài)與新鉆 頭難以完全吻合，因此其切削性能也與新鉆頭存在一定差異。此外，如重磨過程中對切削刃 處理不當，可能使刃口容易破損、鉆削扭矩和鉆削力加大、切削熱增加，從而導致鉆頭壽命 縮短。而新型可更換硬質(zhì)合金齒冠鉆頭的工作壽命則更為穩(wěn)定一致 確定切削用量 中央電視廣播大學畢業(yè)設計 第 15 頁 共 51 頁 刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工 藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。 CAD/CAM 技術的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用 CAD 的設計數(shù)據(jù)成為可能，特別是微機與數(shù)控機床的聯(lián)接，使得設計、工藝規(guī)劃及編程的整個過程全部在計算機上完成，一般不需要輸出專門的工藝文件。 現(xiàn)在，許多 CAD/CAM 軟件包都提供自動編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關問題，比如，刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設定等，編程人員只要設置了有關的參數(shù)，就可以自動生成 NC程序并傳輸至數(shù)控機床完成加工。因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和 切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的，這與普通機床加工形成鮮明的對比，同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時充分考慮數(shù)控加工的特點。 數(shù)控加工常用刀具的種類及特點 數(shù)控加工刀具必須適應數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。 根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：①整體式；②鑲嵌式，采用焊接或機夾式連接，機夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；③特殊型式， 如復合式刀具，減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼刀具；②硬質(zhì)合金刀具；③金剛石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：①車削刀具，分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切割刀具等多種；②鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；③鏜削刀具；④銑削刀具等。為了適應數(shù)控機床對刀具耐用、穩(wěn)定、易調(diào)、可換等的要求，近幾年機夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應用，在數(shù)量上達到整個數(shù)控刀具的 30%～ 40%，金屬切除量占總數(shù)的 80%～ 90%。 中央電視廣播大學畢業(yè)設計 第 16 頁 共 51 頁 數(shù)控刀具與普通機床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下 特點： ⑴剛性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及熱變形??； ⑵互換性好，便于快速換刀； ⑶壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠； ⑷刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時間； ⑸刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除； ⑹系列化，標準化，以利于編程和刀具管理。 數(shù)控加工刀具的選擇 刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應根據(jù)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(diào)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。 選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。 在進行自由曲面加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般取得很能密，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和 切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應優(yōu)先選擇平頭刀。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(shù)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(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低。 中央電視廣播大學畢業(yè)設計 第 17 頁 共 51 頁 在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標準刀柄，以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具，迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應了解機床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及 調(diào)整范圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用 TSG 工具系統(tǒng)，其刀柄有直柄（三種規(guī)格）和錐柄（四種規(guī)格）兩種，共包括 16 種不同用途的刀柄。 在經(jīng)濟型數(shù)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(shù)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(guī)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(shù)控 機床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。 數(shù)控加工切削用量的確定 合理選擇切削用量的原則是，粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。具體數(shù)值應根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗而定。 ⑴切削深度 t。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下， t就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的余量進行精加工。數(shù)控機床的精加工余量可略小于普通機床。 ⑵切 削寬度 L。一般 L與刀具直徑 d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟型數(shù)控加工中，一般 L 的取值范圍為： L=（ ～ ） d。 中央電視廣播大學畢業(yè)設計 第 18 頁 共 51 頁 ⑶切削速度 v。提高 v也是提高生產(chǎn)率的一個措施，但 v與刀具耐用度的關系比較密切。隨著 v 的增大，刀具耐用度急劇下降，故 v 的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關系，例如用立銑刀銑削合金剛 30CrNi2MoVA 時， v 可采用 8m/min 左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時， v 可選 200m/min 以上。 ⑷主軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度 v來選定。計算公 式為： 式中， d為刀具或工件直徑（ mm）。 數(shù)控機床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開關，可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進行整倍數(shù)調(diào)整。 ⑸進給速度 vF 。 vF 應根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。 vF的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時， vF 可選擇得大些。在加工過程中， vF也可通過機床控制面板上的修調(diào)開關進行人工調(diào)整，但是最大進給速度要受到設備剛度和進給系統(tǒng)性能等的限制。 隨著數(shù)控機床在生產(chǎn)實際中的廣泛應用，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關鍵問題之一。在數(shù)控程序 的編制過程中，要在人機交互狀態(tài)下即時選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)點，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和生產(chǎn)水平。 工 藝裝備及 精加工數(shù)控程序 分析 高效、經(jīng)濟、結(jié)合本單位設備資源的利用狀況， 實際的機械加工工序安排，遵循著：先主要、后次要，先粗后精，先面后孔等原則。 工藝裝備 工裝夾具：根據(jù)工藝制定的路線粗加工銑面用虎鉗固緊加工。精加工時需 要設計 “ 一面兩銷 ” 式專用夾具。其 中一銷為短圓柱銷，另一中央電視廣播大學畢業(yè)設計 第 19 頁 共 51 頁 銷為削邊銷 （菱形銷） ，分別限制 2個自由度。 刀具：選用通用刀具（中心鉆、鉆頭、槽刀、倒角刀、絞刀）和數(shù)控合金鉆頭 銑刀 鏜刀 。 4 圖 3 精加工數(shù)控程序 分析 電磁鐵內(nèi)部不加工空腔為導線通過腔，決不能和燃油相通，所以加工油路必須精確，避免和內(nèi)部空腔相通。 工藝 精加工 方案中的工 部 至 ，采用了高效 五軸數(shù)控中央電視廣播大學畢業(yè)設計 第 20 頁 共 51 頁 機床，在自動線上進行加工。因此，需要設計 “ 一面兩銷 ” 式專用夾具。其中一銷為短圓柱銷，另一銷為削邊銷，分別限制 六 個 自由度。 實際的機械加工工序安排，遵循著：先主要、后次要，先粗后精，先面后孔等原則。 精加工的 5 個工部采用同一基準定位加工，允許合并加工。 加工數(shù)控程序及單件加工用時如下 設備： DMU60P 系統(tǒng)： Millplus 刀位： 60 把 注釋： ZT— 鉆頭、 XD— 銑刀、 TD— 鏜刀、 SJ— 絲錐、 DJD— 倒角刀、 FD—飛刀、 TXXD— 梯形銑刀、 JD— 絞刀 N16101 (***) N1 G17 (JI ZHUN KONG) N2 G54 N3 T36 M6 F80 S2020 (ZXZ) N4 T33 N5 G81 Y5 B120 M13 N6 G79 X0 Y0 Z0 A0 C0 N7 G79 X56 Y9 Z0 A0 C0 N8 G79 X46 Y25 Z0 A0 C0 N900 M0 N9T33M6F40S800 () N10 T49 N11 G83 Y5 Z45 B120 I3 K5 N12 G14 N1=6 N13 G83 Y5 Z20 B120 I3 K5 N14 G14 N1=8 N15 G83 Y5 Z31 B120 I3 K5 N16 G14 N1=7 N17 T49 M6 F30 S1000 () N18 T58 N19 G85 Y5 Z20 B150 N20 G14 N1=6 N2=8 N210 T58 M6 F30 S450 () N211 G85 Y5 B150 N212 G14 N1=6 N213 G85 Y5 Z31 B150 N214 G14 N1=7 N215 G85 Y5 Z20 B150 N216 G14 N1=8 N21 T0 M6 N22 M30 中央電視廣播大學畢業(yè)設計 第 21 頁 共 51 頁 程序 N16101加工的是 3處按 Φ ? 通孔，為保證孔徑深度，加工順序是鉆孔、鏜孔、絞孔。 單件加工用時： 25分鐘 N16102（ ***\40) N1 G17 N2 G54 N3 T16 M6 F300 S5000 (D50FD) N4 T1 N555 G78 X0 Y0 Z41 A0 C0 P1 (BB) N556 G78 X3 Y27 A0 C0 P2 (GG) N557 G78 X24 Y32 A0 C0 P3 (DD) N558 G78 X18 Y45 A0 C0 P4 N559 G78 X9 Y56 Z28 A0 C0 P5 (FF) N560 G78 X11 Y56 Z25 A0 C0 P6 N561 G78 X25 Y46 Z18 A0 C0 P7 N562 G78 A30 C15 P8 (E) N563 G78 X45 A25 C90 P9 (T) N564 G78 X24 A15 C0 P10 (D) N565 G78 A15 C50 P11 N5000 E0= N5 G0 X11 Y100 Z100 A0 C0 M13 N6 G1 Z=E0 F2020 N7 G1 Y0 F300 N8 G1 X24 N9 G1 Y100 N10 G0 Z200 N11 E0= N12 G14 N1=5 N2=10 N13 T1 M6 F200 S5000 (D18XD) N14 T12 中央電視廣播大學畢業(yè)設計 第 22 頁 共 51 頁 N15 G89 Z17 B5 I75 J1 K10 Y3=120 N16 G79 P2 N17 G89 B15 I75 J1 Y3=120 N18 G79 P6 N1990 G0 X11 Z50 A0 C0 N1991 G1 Z25 N1992 G1 N1993 G1 N1994 G1 N1995 G0 Z120 N19 T12 M6 F30 S350 (4539。DJD) N20 T26 N21 G89 B15 I75 J1 Y3=120 N22 G79 P2 N23 T26 M6 F80 S2020 (ZXZ) N24 T35 N25 G81 Y5 B120 N26 G77 P2 I75 J4 K345 N27 T35 M6 F45 S1500 () N28 T45 N29 G83 Y5 Z8 B150 I3 K3 N30 G14 N1=26 N31 T45 M6 F80 S3000 (D10XD) N32 T36 N33 G89 B25 I75 J1 Y3=150 N34 G79 P1 P5 P7 N35 G89 Z16 B5 I75 J1 K2 Y3