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加工刀具形状的最佳化可充分发挥刀具材料的性能

发布时间:2019/1/24 17:23:36   点击次数:588次

加工刀具形状的最佳化可充分发挥刀具材料的性能
  在加工难加工切削材料时,加工刀具形状的最佳化可充分发挥刀具材料的性能。选择难加工材料刀具特点相适应的前角、后角、切入角等非标刀具几何形状和对刃尖进行适当处理,对提高加工精度和延长刀具寿命有很大的影响,因此,在加工刀具形状方面决不能马虎。但是,随着制造高速铣削技术的推广应用,近来已逐渐采用小切深以减轻刀齿负荷,采用逆铣方式并提高进给速度,因此,对切削刃形状的设计思路也都有所变化。
  对加硬材料进行钻削加工时,增大刀具钻尖角,而进行十字形修磨,是降低扭矩和切削热的有效途径,它可将切削与切削面的接触面积控制在最小范围之内,这对延长刀具寿命和提高切削条件相当有利。钻头在钻孔加工时,切削热极易滞留在切削刃附近,而且排屑也很困难,在切削难加工材料时,这些问题更为突出,必须给以足够的关注。为了便于排屑,通常在钻头的切削刃后侧设有冷却液喷出口,可供给充足的水溶性冷却液或雾状冷却剂等,使排屑变得更为顺畅,这种方式对切削刃的冷却效果也很理想。近年来,已开发出一些润滑性能良好的涂层物质,这些物质涂镀在钻头表面后,用其加工3~5D的浅孔时,可采用干式钻削方式。
  在不改变刀具材料的同时,怎么提高加工的刚性,只能从这3个方向入手。
  1、在满足机床加工要求的情况下,尽量选择直径d大的刀具。由于是4次方的关系,放大效果会非常明显。例如直径增大1倍,理论上刚性会增大至16倍,所以不容小觑;
  2、在满足机床加工要求的情况下,尽量使刀具悬长l缩短;
  3、在刀具直径和悬长都限定的情况下,可以考虑改变刀具材料,即改变弹性模量E,选择弹性模量大的材料,如硬质合金。
  缓解刀具寿命下降的方法
  随着刀具切削速度和进给速度大幅度提高,HSC加工中 刀具的寿命普遍降低,需要从以下各方面采取方法,尽可能减少刀具使用寿命的降低。
  (1)根据工件加工的材料选择合适的刀具材料。针对不同的材料进行的切削实验表明,不同刀具材料其使用寿命差别很大,甚至超过一个数量级别。 但是工件的材料和刀具的材料的品种、牌号和生产厂家均浩繁庞杂,要从中筛选出最优的具体组合,只能通过实验和长期使用经验的积累。
  (2)根据工件材料优化刀具几何参数。通过切削试验发现,适当增大刀刃的后角、尽可能缩短刀具的悬伸长度以及HSC加工铸铁件时适当增大刃口圆弧半径,都可以提高刀具的相对寿命
  (3)根据工件材料优化切削参数,包括切削速度vc,每齿进给量fz和径向切深。图2试验结果表明,随着工件-刀具材料组合的变化,以刀具相对寿命最长为目标的 vc、fz和刀具径向切深最佳数值也发生变化,并且它们之间存在一定的牵连关系。


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