刀具与机床的正确匹配技术

机械公敌

刀具与机床的正确匹配技术 0 e* A& D- t# @, o对于很多加工应用，不必担心机床是否有足够的功率来完成你所要加工的任务；然而，有些情形（通常是粗加工应用）则要求编程员／操作人员必须明确某一给定的刀具需求多大的功率。当使用装备高速主轴的机床时，由于在较低转速下通常输出的功率非常低，因此计算功率消耗的需要变得非常重要。对于这些机床，为了使机床、刀具和被加工材料运行在优化的参数下，应用较小直径的刀具通常是必要的。下述信息将讨论一些需要指出的领域，如模具制造业今天所使用的刀具新技术，如何在粗加工应用中获得最大效率。 5 ?% }$ R! l. ^ l 7 z% Z% N) a' z8 k/ E, e【了解机床特性】 为了确定机床是否具备在某一给定参数下加工的功率，相关人员必须熟悉他们的机床主轴功率图。主轴功率图将揭示机床的功率和扭矩特性，而且它通常被分成两个独立的额定值（30分钟与连续功率额定值）。这个图应该常备在手边作参考。 - {/ U0 R( q$ P# S+ d, n【估算功率消耗】 3 c% N2 ^: f5 h- D如前所述，确定某一给定的刀具在加工时必需的功率值是非常重要的。有关如何估算加工某给定材料必需的功率值已经有很多著述。下述信息将覆盖其基本理论。 & y% m4 U; g8 K+ h9 p/ F* i* n 确定某给定刀具功率消耗的常用方法是金属切除率（mrr）与功率因子相乘。金属切除率（mrr）通过所使用刀具的切削宽度、切削深度与进给量相乘（mrr＝woc×doc×F）得到。功率因子（p因子）是一个预定的功率常数，随材料不同而变化。它取决于切削一立方英寸某给定材料每分钟所需要的功率值（显示材料在各种硬度值下的功率常数图可在诸如机械师手册的出版物上找到）。 ' ~/ c7 [% }5 ]" e4 S9 V" i注意到这种表示功率的方法仅是估算值是重要的，而且许多其它因素也会影响功率计算。机床主轴效率、材料硬度、刀具与刀片的几何形状、切削液、刀具磨损等都会影响功率需求。 ! U" v; L. C; }1 B$ N 当进行功率计算时需要考虑很多因素，而且刀具正是诸多因素之一，这是很明显的。在某些场合，当使用针对粗加工应用的高进给刀具时，主轴将是确定所使用的刀具直径和加工参数的决定性因素。对于任何机床的粗加工，特别是诸如CAT/BT40和HSK40之类的较小主轴连接的机床，为了在获得最大生产率的同时避免不希望有的主轴负载和切削工况，知道如何着手，因此进行需求功率计算是很重要的。已经开发了加工功率计算器，它能覆盖这些新型高进给刀具并大幅减少铣削、钻削和车削功率消耗估算所需的时间和精力。通过从下拉菜单进行选择并填入一些关于刀具名称、刀具形状、切削速度、进给量等辅助信息，编程员／操作人员能迅速确定机床对于手边的应用是否大概具备足够的功率。 & M% m3 W1 x3 \ 【针对粗加工应用的刀具技术】 " i/ s/ T+ I& V- E! _9 W该刀具对2-D和3-D零件几何形状都能胜任，而且它有各种类型与规格。 用户的另一种选择是采用模块化刀具，通过使用头部带螺纹孔的不同刀杆所获得的柔性，使得操作工对每个应用都能设定悬伸长度并获得最大的刚性。 对于较小的应用，已经开发出针对高进给应用的带可换刀片设计的刀具。已供应的有10、12和16mm的规格，这些刀具能胜任非常高的进给量（12mm刀具加工钢件时，在切深为0.025英寸时进给速度可达300ipm），而且能有效提高装备高速主轴机床的金属切除率并消耗较低的功率。与整体硬质合金刀具相比，可换的刀片还是一个经济性更好的解决方案，并且能成功地铣削硬度不超过HRC54的淬硬工具钢。 ! o3 J& K# W' k3 k2 E% k 0 C. {9 O+ u) w拥有范围很大的刀具使得员工能有效地让刀具和机床及零件形状相匹配，在传统和高速加工中心的粗加工应用均获得最大的金属切除率和生产率。在很多场合，通过使用较小直径的刀具，在金属切除率和生产率方面不损失很多（如果存在的话）的前提下，使用高进给粗加工刀具就能获得接近最终形状的粗加工。 8 z$ o& z& e$ U5 d4 M9 O 8 g% X& m9 L% g! y6 C' T实际上，与其它常用的粗加工刀具相比，较小直径的高进给粗加工刀具的金属切除率大大超过使用传统加工参数和方法的较大直径刀具。使用较小直径的高进给刀具的另一个好处是较小的刀具能更加接近零件的最终形状并减少精加工开始之前去除剩余加工余量所需的再加工与编程次数。 " S/ ^7 b! \4 N0 y+ y3 d' d 8 |0 N, d/ u. o |8 W* }使用较小直径的高进给刀具的另一个好处是较小的刀具能更加接近零件的最终形状并减少精加工开始之前去除剩余加工余量所需的再加工与编程次数。 & z7 r2 Y* \" Z" I& Y 【总结】 0 f, f; k7 y) v7 t. ]& \ - s6 w4 {7 q7 }3 r5 m! d( F; ^$ P你如何知道是否对每个应用都做到了产出最大？为了使编程员／操作人员优化应用并避免高代价的失误，了解机床能力和刀具新技术并知道如何应用是重要的。通过使用高进给刀具并让这些刀具与机床、零件形状、材料正确地配合，公司能显著节约实现粗加工的时间成本。总之，金属切除得越多，高进给刀具获得的金属切除率超出得越多，将保证多个方面的节约。