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現(xiàn)代金屬切削技術(shù)帶來的刀具觀念更新

來源:中國(guó)幕墻網(wǎng)收集整理  作者:*  日期:2007-10-12
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  隨著現(xiàn)代金屬切削技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)切削刀具的認(rèn)識(shí)也在不斷深化。專家建議業(yè)內(nèi)人士更新有關(guān)切削刀具的觀念,在開發(fā)和使用刀具時(shí)應(yīng)正確掌握以下一些原則。

    1.成本的計(jì)算
               
  隨著現(xiàn)代金屬切削技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)切削刀具的認(rèn)識(shí)也在不斷深化。專家建議業(yè)內(nèi)人士更新有關(guān)切削刀具的觀念,在開發(fā)和使用刀具時(shí)應(yīng)正確掌握以下一些原則。


    1.成本的計(jì)算
                      

    一般來說,刀具成本只占金屬切削加工總成本的3%。因此,縮減刀具本身的成本對(duì)于節(jié)省加工總成本的作用并不大。而通過采用先進(jìn)刀具(雖然刀具成本可能有所增加)卻可以大幅度降低加工的總成本。因此,應(yīng)該將降低“每件加工成本”而不是“刀具成本”作為首要目標(biāo)加以關(guān)注。


    2.刀具是一個(gè)系統(tǒng)
                      

    在IT部工作的每一個(gè)人都知道,一個(gè)成功的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是硬件與軟件的正確組合,硬件和軟件的同步更新十分重要。對(duì)于切削刀具也應(yīng)采取相同的思維方式:刀體和刀具夾頭是“硬件”,可轉(zhuǎn)位刀片是“軟件”。因此,在對(duì)刀片技術(shù)進(jìn)行升級(jí)更新時(shí),必須同時(shí)考慮改進(jìn)刀體和刀具夾頭。反之亦然。

    實(shí)例:Millshred銑刀的刀片和刀夾都采用了鋸齒形設(shè)計(jì),使刀具產(chǎn)生的切屑較小,易于從切削區(qū)排出。


    3.不僅是刀片才需要涂層
                      

    高技術(shù)涂層可顯著改善硬質(zhì)合金刀片的性能,而刀體同樣也能通過涂層而獲益。在刀體上涂覆硬涂層可以防止與高速運(yùn)動(dòng)的高熱切屑接觸而造成的刀體磨損,并且由于涂層后刀體表面的潤(rùn)滑性增強(qiáng),可使切屑在容屑槽內(nèi)流動(dòng)更為順暢。

    實(shí)例:Iscar的Heliplus系列刀具在刀體上涂覆了Hard Touch Coating涂層,可延長(zhǎng)刀體壽命,并有助于從切削區(qū)排屑。


    4.為多任務(wù)機(jī)床開發(fā)多功能刀具
                      

    多任務(wù)加工機(jī)床的發(fā)展對(duì)生產(chǎn)率的提高產(chǎn)生了前所未有的重大影響。但是,機(jī)床上主軸、刀塔和旋轉(zhuǎn)軸的增多也縮小和限制了刀具配置的空間和數(shù)量。為了適應(yīng)這種變化,可以在一個(gè)工具夾頭上配備幾種多功能刀片,無需換刀即可完成表面車削、內(nèi)徑車削、外徑車削、鉆孔、鉆階梯孔、內(nèi)螺紋加工等多種加工。創(chuàng)新性地應(yīng)用各種專門設(shè)計(jì)的多功能刀具,可以為充分發(fā)揮多任務(wù)機(jī)床的加工柔性起到巨大作用。

                      

    實(shí)例:由一組HSK工具夾頭和工具轉(zhuǎn)接頭組成的多功能刀具非常適合在刀庫或刀塔空位有限的多任務(wù)機(jī)床上使用。多功能刀具還能減少換刀及與此相關(guān)的加工輔助時(shí)間。


    5.模塊化刀柄有利于精益生產(chǎn)
                      

    為了將刀具品種規(guī)格的數(shù)量保持在一個(gè)易于管理的水平上,應(yīng)考慮采用能適配各種具有互換性的整體硬質(zhì)合金切削頭的模塊化刀柄。由于這種刀柄夾持在機(jī)床上時(shí)仍能方便地更換或互換切削頭,因此可以縮短裝刀時(shí)間。一套模塊化長(zhǎng)刀柄可使刀具能到達(dá)較深的凹槽或模具型腔的底部進(jìn)行加工,與使用能覆蓋相同加工范圍的整體硬質(zhì)合金刀具相比,具有更好的加工經(jīng)濟(jì)性。模塊化鋼質(zhì)刀柄的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是能夠較好地吸收沖擊力(如車刀與車床主軸不同心引起的沖擊力),而硬質(zhì)合金刀柄在這種情況下更容易損壞。

                      

    實(shí)例:Ballplus銑削系統(tǒng)由一組圓柱形和圓錐形的模塊化刀柄和5種不同的銑刀片組成,可在工具夾頭仍被夾持在機(jī)床上時(shí)對(duì)銑削頭進(jìn)行更換和轉(zhuǎn)位。


    6.不可忽視功率消耗
                      

    刀具制造商正在努力開發(fā)能夠降低機(jī)床功率消耗的刀具產(chǎn)品。對(duì)機(jī)床功率需求較小的刀具除了可以節(jié)約能源以外(這一點(diǎn)如今比過去顯得尤為重要),通常其使用壽命更長(zhǎng),對(duì)機(jī)床主軸和導(dǎo)軌造成的磨損和拉傷更輕,此外引起的振動(dòng)也更小。一個(gè)很好的實(shí)例就是所需扭矩較小的鏜刀允許使用較長(zhǎng)的鏜桿而不會(huì)損失加工精度

                      

    如果在討論任何新型刀具時(shí)沒有提到功率消耗的問題,那將是一個(gè)極大的疏忽。刀具切削力減小10%很可能會(huì)使刀具壽命提高50%。

                      

    實(shí)例:Heliturn型車刀片采用了雙面螺旋切削刃,并被工具夾頭切向夾緊。這種刀片設(shè)計(jì)的切削力較小,在切深8mm的傳統(tǒng)車削和切深3.2mm的表面車削加工中,能以1.2mm/r的進(jìn)給率進(jìn)行加工。


    7.保證正確的夾持力
                      

    在刀片轉(zhuǎn)位后固緊夾持螺釘時(shí),需要準(zhǔn)確測(cè)量所施加的扭矩值,而不能僅憑猜測(cè)草率從事。夾持力不足可能引起刀片振顫或難以保持要求的加工精度;夾持力過大則可能造成刀片或刀槽發(fā)生碎裂。為了消除施加夾持力的不確定性,最簡(jiǎn)單的方法就是采用扭矩扳手來固緊螺釘,這種扳手在夾持力達(dá)到設(shè)定水平值可自動(dòng)顯示信號(hào)。


    8.升級(jí)CAM編程軟件
                      

    CNC數(shù)控加工編程并不只是給出正確的切削速度和進(jìn)給率,刀具加工軌跡也必須與刀具的加工能力相互匹配。但并不是所有的CAM軟件都可以實(shí)現(xiàn)能優(yōu)化先進(jìn)刀具切削性能的運(yùn)動(dòng)編程,因此,必須確定你所使用的編程軟件不會(huì)拖你的后腿。目前,編程軟件的開發(fā)顯得有些滯后于刀具的發(fā)展。


    9.減小或消除振動(dòng)
                      

    在房地產(chǎn)行業(yè),確定一所房子或一塊地產(chǎn)商業(yè)價(jià)值的最重要因素是“位置”。而對(duì)于刀具的成功應(yīng)用,最重要的決定因素則是“振動(dòng)”。通常,減小或消除振動(dòng)的關(guān)鍵在于切削力的控制,以使其成為加工系統(tǒng)中最穩(wěn)定、最剛性的要素。因此,對(duì)于提出的每一個(gè)改變刀具配置的加工方案,都必須驗(yàn)證其振動(dòng)控制方法,這對(duì)于延長(zhǎng)刀具壽命、保護(hù)機(jī)床主軸和改善加工表面光潔度非常關(guān)鍵。

                      

    實(shí)例:Feedmill立銑刀采用了三角形正角刀片以獲得大圓弧切削刃。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的切削穩(wěn)定性好,能提高切削速度,進(jìn)給率可以達(dá)到每齒3.5mm。


    10.充分利用“可轉(zhuǎn)位”的價(jià)值
                      

    應(yīng)充分利用硬質(zhì)合金刀片可轉(zhuǎn)位切削刃原創(chuàng)概念的全部?jī)r(jià)值,開發(fā)可提供多切削刃最大效益的刀具型號(hào),確保所有切削刃都能真正發(fā)揮切削作用。某些刀夾(如一些可轉(zhuǎn)位銑刀刀體)不能對(duì)每一個(gè)切削刃都提供保護(hù),從而會(huì)使一個(gè)或多個(gè)刀片切削刃失效。

                      

    實(shí)例:刀具制造商已開發(fā)出具有多達(dá)8個(gè)有效切削刃的可轉(zhuǎn)位刀片。如Heliocto銑刀有8個(gè)切削刃,并能夾持2種不同型號(hào)刀片。該刀具可用于表面銑削、斜面銑削、深肩銑削、凹腔銑削、模具銑削以及其它各種銑削加工


   11.采用組合加工方式
                      

   將多個(gè)加工過程合而為一可以提高加工效率、降低加工成本,而且能縮短或省略以前各個(gè)分離加工過程所需的加工時(shí)間及換刀時(shí)間。此外,由于加工所需的刀具數(shù)量減少,還可以降低刀具費(fèi)用。

                      

    實(shí)例:Finishred銑刀的雙重設(shè)計(jì)可將2種不同的加工過程合二為一。該刀具有2個(gè)鋸齒容屑槽和2個(gè)連續(xù)容屑槽,能“一次過”完成工件的粗加工和精加工。


    12.使冷卻液效益最大化
                      

    冷卻液的使用效率常常會(huì)決定加工任務(wù)的成敗,在孔加工中尤其如此。對(duì)于可供冷卻液的鉆頭而言,將冷卻液輸送至切削刃只完成了任務(wù)的“一半”,而任務(wù)的“另一半”則是如何有效地將切屑排出孔外,這就意味著必須同等地考慮冷卻液的流動(dòng)和切屑的流動(dòng)。

                      

    通過刀片內(nèi)部輸送冷卻液是另一種可供選擇的冷卻策略,甚至對(duì)于一些看來似乎不太可能的加工刀具(如切斷刀)也同樣可以考慮采用這種冷卻方式。


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