可轉(zhuǎn)位刀具的選用

發(fā)布日期：2012-08-29    蘭生客服中心    瀏覽：3711

市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷地推進(jìn)，現(xiàn)代企業(yè)在高目標(biāo)和低成本的追求過(guò)程中，已逐漸改變了傳統(tǒng)的“大而全”、“小而全”的模式，取而代之的是以投入最小的人力、物力獲得最大效益的“主題”生產(chǎn)。體現(xiàn)在金屬切削刀具領(lǐng)域，成本已不再是簡(jiǎn)單的購(gòu)買刀具的費(fèi)用，一方面，采用什么樣的刀具會(huì)影響到產(chǎn)品工藝、機(jī)床的選型和配置、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量等，因而受到越來(lái)越多的重視；另一方面，自制刀具是否劃算？人力物力的投入也成為企業(yè)考慮的問(wèn)題。企業(yè)內(nèi)部的成本核算推進(jìn)了生產(chǎn)過(guò)程的專業(yè)化服務(wù)。因此，對(duì)一般機(jī)械加工企業(yè)來(lái)說(shuō)，刀具的配置，更多的是如何選、如何用，而不是在如何設(shè)計(jì)與制造上。

1．可轉(zhuǎn)位刀具選用的一般原則



可轉(zhuǎn)位刀具按工藝類別已有相應(yīng)ISO標(biāo)準(zhǔn)和GB國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)以若干位特定的英文字母代碼和阿拉伯?dāng)?shù)字組合，表示該刀具的各項(xiàng)特征及尺寸，在選擇之前需確定加工工藝類別，即外圓車削、內(nèi)孔車削、切槽、銑削、還是其他。以外圓車削為例：





圖1刀片夾緊的方式



  1. 刀片夾緊方式的選擇 在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，一般夾緊方式有上壓式(代碼為C)、上壓與銷孔夾緊(代碼M)、銷孔夾緊(代碼P)和螺釘夾緊(代碼S)四種，有的公司還有牢固夾緊(代碼為D)圖1。但這仍不可能包括可轉(zhuǎn)位車刀所有的夾緊方式。例如代號(hào)P是用刀片的中心圓柱形銷夾緊，而夾緊方式有杠桿式，偏心式等，而且，各刀具商所提供的產(chǎn)品并不一定包括了所有的夾緊方式，因此選用時(shí)要查閱產(chǎn)品樣本。各夾緊方式適用不同形式的刀片，如無(wú)孔刀片常用上壓式(C型)，陶瓷、立方氮化硼等刀片常用此夾緊方式。D和M型夾緊可靠，適用于切削力較大的場(chǎng)合，如加工條件惡劣、鋼的粗加工、鑄鐵等短屑的加工等。P型前刀面開放，有利于排屑，一般中、輕切削可選用。S型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，無(wú)阻排屑，是沉孔刀片的夾緊方式，可用正前面刀片，適合于輕切削和小孔加工等。

  2. 刀片外形的選擇 刀片外形與加工的對(duì)象、刀具的主偏角、刀尖角和有效刃數(shù)等等有關(guān)。一般外圓車削常用80°凸三邊形(W型)，四方形(S型)和 80°棱形( C型)刀片。仿形加工常用55°(D型)、35°(V型)棱形和圓形(R型)刀片。90°主偏角常用三角形(T型)刀片。不同的刀片形狀有不同的刀尖強(qiáng)度，一般刀尖角越大，刀尖強(qiáng)度越大，反之亦然。圓刀片(R型)刀尖角最大，35°菱形刀片(V型)刀尖角最小(圖2)。在選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)加工條件惡劣與否，按重、中、輕切削針對(duì)性地選擇。在機(jī)床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應(yīng)選用刀尖角較大的刀片，反之，機(jī)床剛性和功率小、小余量、精加工時(shí)宜選用較小刀尖角的刀片。



    圖2刀片形狀與刀尖強(qiáng)度、切削振動(dòng)示意圖


    從切削力考慮，刀尖角越大，在車削中對(duì)工件的徑向分力越大，越易引起切削振動(dòng)。





    圖3Q型刀片

    從有效刃數(shù)來(lái)看，同等條件下，圓形刀片最多，棱形刀片最少，最近又現(xiàn)出了一種80°的四邊形刀片(Q型)(圖3)，這種刀片比80°棱形刀片的有效刃數(shù)增加了一倍。

  3. 刀桿頭部形式的選擇刀桿頭部形式按主
    偏角和直頭、偏頭分有15～18種，各形式規(guī)定了相應(yīng)的代碼，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和刀具樣本中都—一列出，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇。有直角臺(tái)階的工件，可選大于或等于叨往偏角的刀桿。一般粗車，可選主偏角45°～90°的；精車，可選45°～75°的；中間切入、仿形，可選45°～107.5°的；工藝系統(tǒng)剛性好時(shí)可選較小值，工藝系統(tǒng)剛性差時(shí)，可選較大值。

  4. 刀片后角的選擇常用的刀片后角有N(0°)、C(7°)、P(11°)、E(20°)等，一般粗加工，半精加工可用N型。半精加工、精加工可用C型、P型、也可用帶斷屑槽形的N型刀片。加工鑄鐵、硬鋼可用N型。加工不銹鋼可用C型、P型。加工鋁合金可用P型、E型等。加工彈性恢復(fù)性好的材料可選用較大一些的后角。

    一般鏜孔刀片，選用C型、P型，大尺寸孔可選用N型。

  5. 左右手刀柄的選擇有三種選擇：R(右手)、L(左手)和N(左右手)。要注意區(qū)分左右刀的方向(圖4)。選擇時(shí)要考慮機(jī)床刀架是前置式還是后置式、前刀面是向上還是向下、主軸的旋轉(zhuǎn)方向以及需要的進(jìn)給方向等，圖5表示了左右手螺紋刀在不同的情況下所得到的不同結(jié)果。





    圖4左右手刀柄


    圖5左右手螺紋刀的應(yīng)用


  6. 刀桿尺寸的選擇 刀桿基本尺寸有刀尖高度，刀桿的寬度和長(zhǎng)度，在標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列中，這些都是相對(duì)應(yīng)的，選擇時(shí)應(yīng)與所使用的機(jī)床相匹配，使車刀裝在臥式車床刀架上的刀尖位置處于車床主軸中心線等高位置，若略低一點(diǎn)可以加墊片解決，但對(duì)于數(shù)控機(jī)床，原則上不得加墊片。刀桿的長(zhǎng)度應(yīng)考慮到刀桿需要的懸伸量，這懸伸量應(yīng)盡可能小。內(nèi)孔刀桿還要考慮加工的最小孔徑等等。

  7. 切削刃長(zhǎng)度的選擇 切削刃的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)加工余量來(lái)定，最多是刃長(zhǎng)的2/3參加切削。要考慮到主偏角對(duì)有效切削刃長(zhǎng)度的影響。

  8. 刀片精度等級(jí)的選擇 刀片精度等級(jí)根據(jù)加工作業(yè)，例如精加工、半精加工、粗加工等選擇，以便在保證作業(yè)任務(wù)完成的前提下，降低加工成本。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有A～U共12個(gè)精度等級(jí)，車削常用等級(jí)為G、M、U。一般，精密加工選用高精度的G級(jí)刀片；非鐵金屬材料的精加工，半精加工宜選用G級(jí)刀片。淬硬(45HRC以上)鋼的精加工也可選用G級(jí)刀片。精加工至重負(fù)荷粗加工可選用M級(jí)、粗加工可選用U級(jí)刀片。

  9. 刀尖圓弧半徑的選擇 刀尖圓弧半徑不僅影響切削效率，而且關(guān)系到被加工表面粗糙度及精度。從刀尖圓弧半徑與最大進(jìn)給量關(guān)系來(lái)看，最大進(jìn)給量不應(yīng)超過(guò)刀尖圓弧半徑尺寸的80％，否則將惡化切削條件，甚至出現(xiàn)螺紋狀表面和打刀等問(wèn)題。因此，選擇的刀尖圓弧半徑應(yīng)等于或大于零件車削最大進(jìn)給量的1.25倍。當(dāng)?shù)都饨切∮?0°時(shí)，允許的最大進(jìn)給量應(yīng)下降。

    刀尖圓弧半徑還與斷屑的可靠性有關(guān)。為保證斷屑，切削余量和送給量有一個(gè)最小值，當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑減小，所得到的這兩個(gè)最小值也相應(yīng)減小，因此，從斷屑可靠出發(fā)，通常對(duì)于小余量、小進(jìn)給車加工作業(yè)應(yīng)采用小的刀尖圓弧半徑，反之宜采用較大的刀尖圓弧半徑。

    刀尖圓弧半徑與進(jìn)給量在幾何學(xué)上是形成被加工零件表面粗糙度的兩個(gè)參數(shù)：h≈f²/8rε(式中，h為加工表面輪廓高µm,f為進(jìn)給量mm/r,rε為刀尖圓弧半徑mm)。由此式可知，當(dāng)被加工零件表面粗糙度與進(jìn)給量已設(shè)定后，就可選擇相應(yīng)的刀尖圓弧半徑rε≥f²/8h．具體數(shù)值見表1。














    表1 rε、f、Ra數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)表
    表面粗糙度
    µm
    		刀尖圓弧半徑rε/mm
    0.4
    		0.8
    		1.2
    		1.6
    		2.4
    h
    		Ra
    		進(jìn)給量f(mm/r)
    1.6
    		0.6
    		0.07
    		0.10
    		0.12
    		0.14
    		0.17
    4
    		1.6
    		0.11
    		0.15
    		0.19
    		0.22
    		0.26
    10
    		3.2
    		0.17
    		0.24
    		0.29
    		0.34
    		0.42
    16
    		6.3
    		0.22
    		0.30
    		0.37
    		0.43
    		0.53
    25
    		8.0
    		0.27
    		0.38
    		0.48
    		0.54
    		0.66


  10. 斷屑槽形的選擇 我國(guó)生產(chǎn)的硬質(zhì)合金刀片斷屑槽形分為兩大類，一類是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB2076—87)所推薦的23種斷屑槽形；一類是通過(guò)引進(jìn)吸收，開發(fā)后生產(chǎn)的斷屑槽形。前一類在普通機(jī)床上常采用，后一類在我國(guó)兩大硬質(zhì)合金廠的產(chǎn)品樣本中推薦出了相應(yīng)的適用范圍。兩大類數(shù)十種槽形無(wú)法—一列出，選用時(shí)可參考有關(guān)樣本。作為常規(guī)的數(shù)控切削加工，刀片的斷屑槽形已向基本槽形加補(bǔ)充槽形兩種模式發(fā)展，即以盡可能小的槽形覆蓋盡可能大的加工范圍，其余充實(shí)槽形來(lái)彌補(bǔ)。糟形根據(jù)加工作業(yè)類型和加工對(duì)象的材料特性來(lái)確定，各供應(yīng)商表示方法不一樣，但思路基本一樣：基本槽形按加工作業(yè)類型有精加工(代碼F)、普通加工(代碼M)和粗加工(代碼R)。加工材料按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有鋼(P類)、不銹鋼、合金鋼(M類)和鑄鐵(K類)。這兩種情況一組合就有了相應(yīng)的槽形，比如PF就指用于鋼的精加工槽形，KM是用于鑄鐵普通加工的槽形等。如果加工向兩方向擴(kuò)展，如超精加工和重型粗加工，以及材料也擴(kuò)展，如耐熱合金、鋁合金，有色金屬等等，就有了超精加工、重型粗加工和加工耐熱合金、鋁合金等等的補(bǔ)充槽形，選擇時(shí)可查閱具體的產(chǎn)品樣本。


2．選擇的層次問(wèn)題



選擇的層次，在這是指選擇什么檔次的刀具。
我國(guó)的刀具市場(chǎng)已是完全的買方市場(chǎng)，這對(duì)買方有利，但也給買方帶來(lái)了困惑。選擇什么檔次的刀具與機(jī)床的檔次、零部件加工的要求、產(chǎn)品的價(jià)值。企業(yè)的類別和企業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)狀況等有著密切的關(guān)系。目前，對(duì)中國(guó)的刀具“層次”業(yè)內(nèi)有這么一種認(rèn)為：(1)德國(guó)，(2)歐美、以色列、日本等，(3)韓國(guó)、臺(tái)灣、(4)中國(guó)內(nèi)地。一般來(lái)說(shuō)這些國(guó)家和地區(qū)的刀具價(jià)位是依次遞減的，但這并不是說(shuō)其刀具的性價(jià)比也是如此，更不是說(shuō)各自在自己的強(qiáng)項(xiàng)方面不是世界頂級(jí)產(chǎn)品(包括價(jià)位)、不是第1層次。山特維克鋼件的切削，肯納、伊斯卡的高溫合金、不銹鋼的加工，攀時(shí)、伊斯卡、山高的鋁及有色金屬的加工；山特維克的車刀，山高、英格索爾、瓦爾特的銑刀，伊斯卡的糟刀，埃莫克的絲錐，馬寶的鉸刀，EPB、可麥特的鏜刀，鈷領(lǐng)的鉆頭，日本的金屬陶瓷等等。國(guó)內(nèi)：哈工量的銑刀、哈一工、貴工的拉刀、漢江工具廠的齒輪滾刀、西南工具總廠的高速鋼立銑刀、上刃的絲錐、英格的銑和孔加工刀具、湖南鉆石的整體硬質(zhì)合金刀具、廣工的工具系統(tǒng)、成都工具研究所的螺紋刀片、自貢硬質(zhì)合金廠的重型切削和難加工材料硬質(zhì)合金刀片、株洲硬質(zhì)合金廠的數(shù)控車、銑刀片及超細(xì)顆粒刀片等等，都在各自領(lǐng)域和層次上具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，用戶應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際情況充分考慮刀具的性價(jià)比，作出選擇。如產(chǎn)品難加工或加工要求高、有效率、有質(zhì)量的要求，可選用第一層次的刀具，如轎車生產(chǎn)線、航空航天領(lǐng)域。普通機(jī)床上的常規(guī)加工用國(guó)產(chǎn)刀具也完全可以勝任。

3.選擇的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題







圖6 封嚴(yán)齒

選擇標(biāo)準(zhǔn)品和非標(biāo)產(chǎn)品對(duì)價(jià)格和供貨期有很大影響。標(biāo)準(zhǔn)品和非標(biāo)產(chǎn)品是相對(duì)的，在這一家是非標(biāo)產(chǎn)品，在另一家可能就是標(biāo)準(zhǔn)品，一般來(lái)說(shuō)，各家公司的強(qiáng)項(xiàng)產(chǎn)品，非標(biāo)的可能性就小一些，例如加工飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件封嚴(yán)齒(圖6)，原有的方案是封嚴(yán)齒A區(qū)的加工需非標(biāo)的2把刀、B區(qū)的加工需3～4把非標(biāo)刀，C區(qū)需2～3把非標(biāo)刀，采用伊斯卡的槽刀，A區(qū)標(biāo)準(zhǔn)刀具，B區(qū)兩把非標(biāo)刀、C區(qū)兩把非標(biāo)刀。刀具數(shù)量減少、標(biāo)準(zhǔn)品增加，且由于伊斯卡在槽刀上技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)的積淀，其非標(biāo)槽刀與標(biāo)準(zhǔn)槽刀價(jià)格和供貨周期相當(dāng)，故優(yōu)勢(shì)就明顯了。

4．選擇的通用性問(wèn)題



市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)變化莫測(cè)，今天的熱銷產(chǎn)品明天可能就滯銷而需要開發(fā)新的產(chǎn)品，在刀具配置時(shí)就應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)而盡可能選通用性好一些的刀具。通用性應(yīng)有兩個(gè)層面的考慮，一方面指不是專用刀而是通用的標(biāo)準(zhǔn)刀，另一方面是一把刀可以完成更多的加工作業(yè)。比如，前面所提到的Q型刀片是一種很好的刀片，它比80°棱形刀片有效刃數(shù)增加了一倍。但它在切削有直角臺(tái)階的外圓時(shí)要受刀刃長(zhǎng)度的限制(圖3)，因此通用性稍差一些。又比如用普通切槽刀只能切一定尺寸寬度的槽，而采用多功能切糟刀，就可以切包括與刀片尺寸同寬的和更寬的槽以及外圓、端面等，這樣，刀具數(shù)可以減少而加工的對(duì)象和范圍都得到增加，經(jīng)濟(jì)性也就在其中了。

刀具選擇受很多因素限制，如刀片、刀具的品種規(guī)格、刀片的材料牌號(hào)、刀具的精度及價(jià)格等等，選擇方案的好與壞只有根據(jù)實(shí)際情況才能作出判斷。

更多相關(guān)信息