《机床刀具选的好 加工效率显著提高》

  • 来源专题:数控机床与工业机器人
  • 编译者: 杨芳
  • 发布时间:2018-09-20
  • 刀具作为数控机床的“牙齿”,在机床加工的过程中起着至关重要的作用。刀具不仅会对机床的加工效率产生直接影响,还在很大程度上影响了零件的加工质量。与传统的机床加工方式相比,数控机床的主轴转速及范围要远远高出一大截,因此这就对数控加工刀具提出了更高的要求,这些要求不仅体现在刀具的精度、强度、刚性和寿命等方面,而且在尺寸和安装调整等方面也有很高的要求。这就使得刀具需要做到结构合理、几何参数标准化、系列化。
      制造业的发展日新月异,不断涌现的新材料和层出不穷的新工艺,将使得多功能复合刀具、高速高效刀具成为刀具发展的主流。面对日益增多的难加工材料,刀具行业必须改进刀具材料、研发新的刀具材料和更合理的刀具结构。数控刀具是提高加工效率的先决条件之一,它的选用取决于被加工零件的几何形状、材料状态、夹具和机床选用刀具的刚性。因此,在选择更适合自己的刀具时,应考虑以下几个方面的问题:
      1、被加工材料的切削性能
      刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素,对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。刀具材料越硬,其耐磨性越好,硬度越高,冲击韧性越低,材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾,也是刀具材料所应克服的一个关键。所以,用户需要根据零件材料的切削性能选择刀具。如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件,建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。
      2、根据具体用途选择刀具
      根据机床类型来选择刀具小编在此就不多说了,小编要提到的是,在机床加工过程中,粗加工阶段以去除余量为主,应选择刚性较好、精度较低的刀具,半精加工、精加工阶段以保证零件的加工精度和产品质量为主,应选择耐用度高、精度较高的刀具,粗加工阶段所用刀具的精度最低、而精加工阶段所用刀具的精度最高。如果粗、精加工选择相同的刀具,建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具,因为精加工淘汰的刀具磨损情况大多为刃部轻微磨损,涂层磨损修光,继续使用会影响精加工的加工质量,但对粗加工的影响较小。
      3、根据加工区域的特点选择刀具
      在零件结构允许的情况下应选用大直径、长径比值小的刀具;切削薄壁、超薄壁零件的过中心铣刀端刃应有足够的向心角,以减少刀具和切削部位的切削力。加工铝、铜等较软材料零件时应选择前角稍大一些的立铣刀,齿数也不要超过4齿。
      4、选取刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应
      俗话说“好马配好鞍”,对于不同的“马”,当然应该配备不同的“鞍”才对。不同的工件也需要与之对应的刀具来加工,例如:在生产中,平面零件周边轮廓的加工,常采用立铣刀;铣削平面时,应选硬质合金刀片铣刀;加工凸台、凹槽时,选高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时,可选取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的加工,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,切削行距一般很小,故球头铣刀适用于曲面的精加工。而端铣刀无论是在表面加工质量上还是在加工效率上都远远优于球头铣刀,因此,在确保零件加工不过切的前提下,粗加工和半精加工曲面时,尽量选择端铣刀。
      “一分钱一分货”的道理,在刀具上体现的淋漓尽致。刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大,在大多数情况下,企业选择好的刀具虽然增加了刀具成本,但由此带来的加工质量和加工效率的提高,使得整个加工成本大大降低。当然,在加工时,要想让刀具的价值得到最大程度的发挥,还需要“软硬结合”,即选择高品质的加工编程软件予以配合。
      在加工中心上,所有刀具全都预先装在刀库里,通过数控程序的选刀和换刀指令进行相应的换刀动作。因此必须选用适合机床刀具系统规格的相应标准刀柄,以便数控加工用刀具能够迅速、准确地安装到机床主轴上或返回刀库。
      通过上述的讲解,相信大家对于机床刀具的选择一定有了更深一步的了解。工欲善其事必先利其器,如今市场上的刀具种类琳琅满目,质量也层次不齐,用户想要挑选到最适合自己的刀具,还需多加斟酌才是。

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    • 以前读书,读到“男儿何不带吴钩,直取关山五十州”,总觉得意气风发。吴钩是春秋时期吴国产的一种青铜制的弯刀,吴国在今天的苏皖地区。试想一下,如果当时说的是“男儿何不带洋刀”,是不是味道就变了,不仅不正统,而且不威风。所以中国人还是要配自己的刀。   但是自笔者进入机床行业以来,目历种种,从上到飞天的航空航天企业,下到陆行的汽车企业,皆是“洋刀洋刃阵列在前”,大的企业也好,小的企业也罢,都把进口刀具当做宝贝。让人不得不感叹:国产机床何时才能不再配洋刀!   一直以来,切削刀具都有“工业上的牙齿”的美名。刀具的性能和质量可以直接影响到切削机床生产效率和加工质量。不夸张地说,再优秀的机床没有优质刀具的配合也不能生产出好的产品。所以刀具虽小,作用却很大。   但是,从目前的情况来看,国内数控刀具与进口刀具在技术、服务、品质和宣传上存在的差距,加上国内的顾客对国产数控刀具的信任度低,导致国外企业占据了国内大量的刀具市场。   五大国外刀具派系主流在中国市场活跃:一是山特系(包括山高),山特维克公司有着庞大而复杂的刀具分支,在中国市场销量最大;二是美国系,主要以肯纳、英格索尔、万耐特等为代表;三是欧洲系,主要以德国为主,包括MAPAL、Guehring、Widia、TITEX、瓦尔特等;四是日韩系,包括三菱、住友、东芝、OSG、黛杰、不二越、日立等,以及韩国的Taegutec、KORLOY公司;五是以色列系,主要是ISCAR(伊斯卡)。   这些公司几乎填满了中国刀具的市场空间,占据了市场的主导地位,在一些大型汽车制造厂,国产刀具可能只占总项目的10%左右。   “中国机床刀具行业的整体综合实力与发达国家相比差距较大的根源就在于缺乏核心竞争力。”中国机械工业金属切削刀具技术协会理事会邢敏说道。   她认为,结构失调是国产刀具行业的一大硬伤,也就是生产的刀具与需求不匹配。在刀具的生产经营规模上,国内数控刀具企业没有形成一条完整的切削刀具产业链。刀具产品不齐全,能与之配套使用的机床种类少。而国外的刀具产品起步早、品类繁多,可以与大量的国外机床配套使用。   以轿车生产线为例,我国在引进轿车车型和数控自动生产线的初始阶段,往往并不重视刀具的国内配套问题,没有及时提升国内轿车刀具的技术水平。引进生产线后,随之而来的专用刀具、工具品种规格繁多,工艺技术、专业化程度要求又很高,现有国产刀具的品种、质量、供货和服务能力均难以满足要求,只能选用国外刀具。   笔者认为,寿命、稳定也是国产刀具一大软肋。高质量的刀具,不仅要求高技术含量,使用寿命、稳定性同样非常重要。中国部分刀具企业的刀具寿命低,平均寿命只有国外刀具的1/3—1/2。不是每件产品的寿命都低,而是寿命相差悬殊,分散度太大,致使刀具的平均寿命低下。曾有过这样的试验:单件相比,中国刀具并不比国外差,但任取10件对比,中国刀具总有1、2件不尽人意。切削加工本身就占了整个机械加工工作量的90%,即使是1、2件刀具出差错,也会极大影响产品的加工效果。   除此之外,不同于其他行业,数控刀具是技术密集、知识密集、人才密集的行业,其发展对人才的依赖度很大。国内数控刀具技术人才、管理人才、营销人才都奇缺,一般培养周期为3—5年。而高校又没有担当起培训数控刀具专业人才的责任,只能依靠企业慢慢培养,往往事倍功半,且不一定能留住人才。   总之,正是差距的存在使国产机床屡屡配上了“洋刀”。如果我们希冀于国产机床配上国产刀具,就必须正视这些差距,正视中国刀具企业在基础技术、创新能力、推广能力和服务能力等各个方面的不足,发现别人的长处,补足自身的短处,努力前进,奋力拼搏,才能追上甚至赶超国外企业。   目前,我国如株洲钻石、厦门金鹭等切削刀具企业发展迅速,这些企业重视技术进步、人才培养,在发展现代高效刀具方面跨出了非常可喜的一步,也让我们看到了国产刀具崛起的新希望。
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