在数控加工中,刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是:安装调整方便,刚性好,耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下,尽量选择较短的刀柄,以提高刀具的刚性。
选择刀具时,应使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。在生产中,平面零件周边轮廓的加工时常采用立铣刀;铣削平面时,可选择镶硬质合金刀片的铣刀;加工凸台、凹槽时,可选择高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时,可选择镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形进行加工时,常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。在进行自由曲面的加工时,由于球头刀具的端部切削速度为零,因此,为保证加工精度,切削行距取得很小,故球头刀具常用于曲面的精加工。平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀具,因此,只要在保证不过切的前提下,无论是曲面的粗加工还是曲面的精加工,都应优先选择平头刀具。另外,刀具的耐用度和精度与刀具的价格关系极大。必须引起注意的是,在大多数情况下,虽然选择好的刀具增加了刀具成本,但由此可以带来加工质量和加工效率的提高,从而使整个加工成本大大降低。
在加工中心中,作为刀具的重要组成部分,刀柄有其自身的特点。刀柄的结构形式分为整体式和模块式两种。整体式刀柄装夹刀具的工作部分与它在机床上安装定位用的柄部是一体的。这种刀柄对机床与零件的变换适应能力较差。为适应零件与机床的变换,用户必须储备各种规格的刀柄,因此刀柄的利用率较低。模块式刀具系统是一种较先进的刀具系统,每把刀柄都可通过各种系列化的模块组装而成。针对不同的零件和使用的机床,采取不同的组装方案,可获得多种刀柄系列,从而提高刀柄的适应能力和利用率。刀柄结构形式的选择应兼顾技术先进与经济合理:对一些长期反复使用的简单刀具,宜采用整体式刀柄;在加工孔径、孔深经常变化的多品种、小批量零件时,宜选用模块式刀柄。
在加工中心上,各种刀具都装在刀库中,以便按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此,加工中心必须采用标准刀柄,以便使钻、镗、扩、铣等工序用的标准刀具迅速、准确地装到机床主轴或刀库中去。编程人员应了解机床上所使用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围,以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统。在TSG工具系统中,刀柄有直柄刀柄(见图5-4)和锥柄刀柄(见图5-5)两种,共包括20种不同用途的刀柄。因装夹等原因,数控刀具刀柄多数采用7∶24圆锥工具刀柄,并采用相应形式的拉钉拉紧结构与机床主轴相配合。但在高速铣削中,常采用1∶10的锥度,这是因为在该锥度下锥柄较短,刀柄有较强的抗扭能力,能抑制因高速铣削而带来的振动所产生的微量位移。(www.xing528.com)
图5-4 直柄刀柄
图5-5 锥柄刀柄
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