(1)對刀具的要求
1)銑刀剛性要好 一是為提高生產效率而采用大切削用量的需要;二是為適應數控銑床加工過程中難以調整切削用量的特點。當工件各處的加工余量相差懸殊時,通用銑床遇到這種情況很容易采取分層銑削方法加以解決,而數控銑削就必須按程序規定的走刀路線前進,遇到余量大時無法象通用銑床那樣“隨機應變”,除非在編程時能夠預先考慮到,否則銑刀必須返回原點,用改變切削面高度或加大刀具半徑補償值的方法從頭開始加工,多走幾刀。但這樣勢必造成余量少的地方經常走空刀,降低了生產效率,如刀具剛性較好就不必這么辦。
2)銑刀的耐用度要高 尤其是當一把銑刀加工的內容很多時,如刀具不耐用而磨損較快,就會影響工件的表面質量與加工精度,而且會增加換刀引起的調刀與對刀次數,也會使工作表面留下因對刀誤差而形成的接刀臺階,降低了工件的表面質量。
除上述兩點之外,銑刀切削刃的幾何角度參數的選擇及排屑性能等也非常重要,切屑粘刀形成積屑瘤在數控銑削中是十分忌諱的。總之,根據被加工工件材料的熱處理狀態、切削性能及加工余量,選擇剛性好,耐用度高的銑刀,是充分發揮數控銑床的生產效率和獲得滿意的加工質量的前提。
(2)常用銑刀種類
1)盤銑刀 一般采用在盤狀刀體上機夾刀片或刀頭組成,常用于端銑較大的平面。
2)端銑刀 端銑刀是數控銑加工中最常用的一種銑刀,廣泛用于加工平面類零件,圖4-3是兩種最常見的端銑刀。端銑刀除用其端刃銑削外,也常用其側刃銑削,有時端刃、側刃同時進行銑削,端銑刀也可稱為圓柱銑刀。
3)成型銑刀 成型銑刀一般都是為特定的工件或加工內容專門設計制造的,適用于加工平面類零件的特定形狀(如角度面、凹槽面等),也適用于特形孔或臺。圖4-4示出的是幾種常用的成型銑刀。
4)球頭銑刀。適用于加工空間曲面零件,有時也用于平面類零件較大的轉接凹圓弧的補加工。圖4-5是一種常見的球頭銑刀。
5)鼓形銑刀。圖4-6是一種典型的鼓形銑刀,主要用于對變斜角類零件的變斜角面的近似加工。
除上述幾種類型的銑刀外,數控銑床也可使用各種通用銑刀。但因不少數控銑床的主軸內有特殊的拉刀裝置,或因主軸內孔錐度有別,須配制過渡套和拉桿。
3. 銑刀類型的選擇
銑刀類型應與被加工工件的尺寸與表面形狀相適合。加工較大的平面應該選擇面銑刀;加工凸臺、凹槽及平面輪廓應選擇立銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔可選擇鑲硬質合金的玉米銑刀;曲面加工常采用球頭銑刀;加工曲面較平坦的部位常采用環形銑刀;加工空間曲面、模具型腔或凸模成型表面多選用模具銑刀;加工封閉的鍵槽造擇鍵槽銑刀。
4. 銑刀類參數的選擇
(1)面銑刀主要參數的選擇
可轉位面銑刀的直徑為φ16~φ630mm。粗銑時,銑刀直徑應小些,精銑時,銑刀直徑應大些,盡量包容工件的整個加工寬度。因為銑削加工時沖擊力較大,所以刀具前角要小些,硬質合金刀具的前角應更小。銑削加工強度和硬度高的材料可選用負前角。面銑刀的磨損主要發生在后刀面上,因此后角選取應加大。
(2)立銑刀主要參數的選擇
根據工件的材料、刀具的加工性質,立銑刀的參數與刀具角度的選取如表所示。
立銑刀前角后角的選擇
工件材料 | 前 角 | 銑刀直徑 | 后 角 |
鋼 | 10°-20° | 小于10mm | 25° |
鑄鐵 | 10°-15° | 10-20mm | 20° |
鑄鐵 | 10°-15° | 大于20mm | 16° |
選取立銑刀可按推薦的下述經驗數據進行。
刀具半徑r應該小于零件內腔輪廓面的最小曲率半徑ρ,一般取r=(0.8~0.9)ρ。
(1) 零件的加工高度H≤(1/4 ~1/6)r,以保證刀具具有足夠的剛度。
(2) 對盲孔(深槽),選取ι=H+(5~10)mm(ι為刀具切削部分長度,H為零件高度)。
(3) 加工外形及通孔(槽),選取ι=H + rε+(5~10)mm(rε為刀尖半徑)。
(4) 加工肋時,刀具直徑 D=(5~10)b (b為肋的厚度)。
粗加工內腔輪廓面時銑刀最大直徑Dmax 按下式計算,
式中: D ——輪廓的最小凹圓角直徑;
δ ——圓角鄰邊夾角等分線上的精加工余量;
δ1——精加工余量;
φ ——圓角兩鄰邊的最小夾角。
5. 刀具長度尺寸的確定
刀具長度一般是指主軸端面至刀尖的距離。其中包括刀柄和刀具兩部分。刀具長度的確定原則是:在滿足各個部位加工要求的前提下,盡量減小刀具長度,以便提高工具系統的剛性。
制定加工工藝和程序編制時,一般只需初步估算出刀具長度的范圍,以方便刀具的準備。刀具長度的確定是根據工件尺寸、工件在機床工作臺上的裝夾位置以及機床主軸端面距工作臺面或距工作臺中心的最大、最小距離等條件來決定的。
加工部位在機床工作臺中心和機床主軸之間。刀具選取的最小長度為:
TL = A–B–N + L + T1 + Z0
式中;TL ——刀具長度;
A ——主軸端面至工作臺中心最大距離;
B ——主軸在Z向的最大行程;
N ——加工表面距工作臺中心距離;
L ——工件的加工深度尺寸;
T1 ——鉆頭尖端錐度部分長度,一般取T1 =0.3d (d為鉆頭直徑);
Z0 ——刀具切出工件的長度,一般取Z0 =3 ~ 8mm。
在加工中心與帶刀庫的數控銑床上一般采用模塊式工具系統,為提高加工效率,必須預先確定刀具長度的尺寸。在不帶刀庫的數控銑床上雖然采用受動換刀,但為了提高生產效率和保證加工精度,一般也需配置幾把模塊式的刀體(或快換銑夾頭),也需準確地預先確定刀具長度的尺寸。