刀具的合理選擇確保切斷工序的進行

切斷工序考慮因素

    根據(jù)最近的一份國際調(diào)查結果顯示，用戶重視生產(chǎn)效率、加工穩(wěn)定性、無故障切削、刀具壽命可預測性以及零件質(zhì)量一致性，并將其列為切斷工序主要的優(yōu)先考慮因素。

切斷工序面臨的挑戰(zhàn)

    切斷工序看上去或許相當直截了當，并且也確實如此，但是為了在保證現(xiàn)代車削的高生產(chǎn)效率時安全地執(zhí)行這些工序，就需要克服所帶來的切削挑戰(zhàn)。這之中面臨的主要問題仍是:毛刺和飛邊形成、切屑形成和排屑、振動趨勢以及不一致且過早的刀具磨損。值得慶幸的是，如果選擇合適的刀具并正確地加以應用，那么在今天這一切都不是問題。

刀具選擇的第一步

    首先，需要確立最適合于工序的刀柄類型和刀具系統(tǒng)。在這里，尤其是工件直徑起到了至關重要的作用，因為刀柄與所需的切削深度直接相關。切斷時大多數(shù)切削深度處于6～28mm的中等加工范圍之內(nèi)。深切斷的切削深度為28～55mm，而淺切斷則為0.25～6mm。還有其它極端的情況。

    選擇刀柄時，通用性和穩(wěn)定性之間可能出現(xiàn)必要的折中。相關的批量大小和操作變化將影響到選擇方向。由于刀具懸伸可設置成適合不同的直徑，因此就可將帶可調(diào)整刀板的刀具用于各種各樣的工件直徑。另一方面，帶整體式增強刀板的刀柄只適合一定范圍的直徑，但能提供最大的強度。

    兩種不同的切斷刀具類型之間是通用的切斷刀具，具有適合單刃或雙刃刀片的螺釘式或彈性夾緊。在這里，選擇最大的刀柄尺寸，例如刀柄和刀板高度，增加了刀具的穩(wěn)定性，從而適應不同切深的變化。 螺釘夾緊意味著最高的刀片及刀柄穩(wěn)定性，而彈性夾緊則可利用窄刀具增加通用性和可達性，這樣就只需切削少量材料，并且機床功率也較低。

最佳的刀片選擇步驟

    切削刃至關重要。它將在切削中引導刀具，并控制切屑，同時決定飛邊和毛刺的形成以及或多或少的提高材料的切削效率。刀具穩(wěn)定性的根本所在是相對較薄的刀片與刀柄之間的接口質(zhì)量。為了保持穩(wěn)定性，就需要良好的軌道和V形刀片座結構，并最好與相對較長的刀片配合使用，這種結構對切斷刀具性能來說至關重要。

    刀片寬度因切斷刀具的切削深度能力而異，小切削深度（工件直徑）可使用薄刀片，而大切削深度則需使用更寬的刀片以保證強度。

    刀柄上的刀片座型號與刀片寬度相對應，每種系統(tǒng)都有其特定的刀片寬度范圍，例如CoroCut單、雙刃系統(tǒng)具有八種不同的刀片寬度，范圍從1.5～8mm不等；而CoroCut 3則適合于淺切斷，具有3種刀片寬度，范圍介于1～2mm之間。

    當為工序選擇刀片槽形和牌號時，應當確立切削刃鋒利性、強度和寬度最合適的組合，以確保盡可能高的每轉進給量，從而獲得最大的生產(chǎn)效率。鋒利的刃槽形易于切削，所需機床功率小，并且最小化了振動趨勢。堅固的槽形負前角更大，切削刃也得到增強，因此能承受住要求更苛刻的切削和粗加工，并且可以實現(xiàn)更高的進給率。加工條件和操作變化指明了選擇方向，并且通常存在折中，尤其在需要一定程度的通用能力時，半精加工槽形就是其良好選擇。通過選擇當今的不同刀片，就能獲得各種最佳化的可能性——Wiper（修光刃）刀片用于提高表面質(zhì)量和進給；而增強的刀片圓角則可獲得更高的進給能力和安全性，并通過更軟的切削作用和毛刺最小化實現(xiàn)良好的切削控制。

    對于刀片牌號選擇，切削刃強度應該是最初要優(yōu)先考慮的因素，因為強度可確保切斷工序的安全性。這意味著應優(yōu)先考慮韌性，而不是更鋒利和更硬的槽形和牌號。其次基于操作因素和加工條件獲得合乎要求的表面質(zhì)量和進給率，并繼續(xù)改進牌號使其更為耐磨，從而獲得更高的進給和更長的刀具壽命。

    通過應用最新且廣泛的PVD涂層牌號使工藝變得更為簡單。這種牌號能夠提供具有高進給能力的通用解決方案，并且對大多數(shù)工件材料都進行了優(yōu)化。（GC1125）加工時對切削刃磨損的檢驗和基本分析指出了為獲得最佳性能而進行的切削參數(shù)調(diào)整或可能的替換牌號。基本指標是切削刃變形，這意味著切削刃太韌了；而切削刃崩碎則意味著切削刃太硬，記得采用推薦的切削參數(shù)。

最小化飛邊和毛刺

    毛刺形成是切斷工序中的一個控制問題，也是一項刀片選擇因素。切削刃的前角（主偏角）很大程度上決定毛刺的形成——0°主偏角一般會產(chǎn)生最筆直的切削路徑和最佳的表面質(zhì)量，但是會在切口末端留下毛刺。在切斷的部分落下并且切削刃通過工件中心后，斜角刃就能最小化或完全切掉毛刺。由于很容易控制刀具偏離預期的直刀具路徑，因此具有較大前角的切削刃會對切口的直線度產(chǎn)生負面影響。出于這個原因，盡管從鋒利方面應考慮低進給槽形可選用的10°和15°的前角，但適中的斜角刃（5°）通常為最佳選擇。

    在限制飛邊形成方面，切削刃的鋒利性起到了很重要的作用。磨削的正前角切削刃可以最小化飛邊，而帶有大圓角刀尖的堅固槽形則容易形成飛邊，尤其是采用較大的進給率時。在這方面，當采用同一刀具或精加工刀具切斷之后的額外走刀可能是獲得最佳生產(chǎn)效率的一種解決方案。

切斷工序的其他影響因素

    優(yōu)化裝夾不僅可影響工序結果，而且也對可優(yōu)化的程度產(chǎn)生影響�；�本原則是最小化刀具懸伸以獲得剛性，并確保切削刃盡可能靠近中心線。對于良好的切斷方法來說，合適且充足的冷卻液供應及其方向常常也至關重要。帶集成式冷卻液供應的刀塊就是一種解決方案；此外冷卻液從下面供應可以延長刀具壽命和改善切屑控制。

    切斷棒料時，所切削的工件直徑會不斷變小，到達中心時接近于零。切削速度因此會顯著降低，從而增大積屑瘤在切削刃上形成的趨勢，進而對刀具壽命產(chǎn)生負面影響。提高主軸轉速并在穿過之前將進給率降低幾毫米能夠彌補這種不利影響。

最基本的優(yōu)化因素

    對于競爭激烈的切斷應用來說，最佳化進給率幾乎總是主要優(yōu)先考慮的其中一個因素。進給在很大程度上決定生產(chǎn)效率的高低，也即執(zhí)行工序所需時間的長短。（成功地實現(xiàn)每轉0.15mm的進給，而不是0.10mm，并且刀具壽命更長和可預測，兩者之間存在著巨大的差別。）

    進給也意味著可以在切削、停留或啄進期間通過改變進給來控制切屑形成。在降低切削速度時也可提高進給率以最小化振動趨勢。進給率也應針對正確的刀具壓力進行設置以確保直刀具路徑，并在切斷終了前有所降低以免強行切斷，同時在間斷切削時確保其安全性。最后得出結論，進給、刀片和刀柄的組合是切斷時至關重要的最佳化因素。