金屬加工過程中
,具有復(fù)雜棒料進(jìn)給機(jī)構(gòu)的自動(dòng)化設(shè)備或最先進(jìn)的CNC機(jī)床上進(jìn)行切斷加工。假如切斷刀片的硬質(zhì)合金牌號(hào)選擇不當(dāng),可能會(huì)導(dǎo)致停工、刀具損壞、刮削工件,甚至破壞機(jī)床。為獲得理想的切斷效果
,需要具體了解切斷原理。其中的許多變量必須加以考慮:(1)工件材料和形狀;(2)機(jī)床;(3)與零件中心軸線相關(guān)的切削刃;(4)刀片和斷屑器的類型;(5)硬質(zhì)合金牌號(hào)和涂層;(6)影響刀具壽命的其他切削條件。主要介紹前三個(gè)變量。1.工件材料和形狀
選用最普通的工件形狀——實(shí)心
、空心和要求斷續(xù)切削的不規(guī)則形狀(如方型和六角型材料和壁厚不一致的空心材料)。材料一般分為7種類型
,這里主要介紹三類。第一類:為要求使用鋒利的正前角切削刃進(jìn)行切削的材料
第二類:為要求使用零前角或負(fù)前角切削刃進(jìn)行切削的材料
第三類:包括那些要求使用帶斷屑器的刀具進(jìn)行加工的材料
,斷屑器的類型將在后面討論。這些材料在正常的切削速度和進(jìn)給率條件下,將產(chǎn)生絲狀的長(zhǎng)切屑,如軸承工業(yè)中使用的52100#鋼和其他高等級(jí)鋼。機(jī)床在加工時(shí)通常要求使用斷屑器
。當(dāng)用較低的進(jìn)給速度加工軟的低碳鋼和合金鋼時(shí),通常會(huì)產(chǎn)生不希望出現(xiàn)的長(zhǎng)切屑,因此要求操作者經(jīng)常停機(jī)來清除切屑。這樣將降低生產(chǎn)效率,因?yàn)檫@些切屑是非常鋒利的。采用非常低的切削速度加工一些種類的高溫合金時(shí),也會(huì)產(chǎn)生同樣的問題當(dāng)選擇切斷刀片時(shí),刀片的幾何角度可采用與車削甚至銑削用刀片相同的角度
2.機(jī)床
有效切斷操作的關(guān)鍵是能夠控制切削速度和進(jìn)給率
機(jī)床分為兩類:CNC和非CNC機(jī)床
當(dāng)一把刀具以最低的進(jìn)給速度正常工作時(shí),這時(shí)可確定機(jī)床所能采用的最大轉(zhuǎn)速
使用的機(jī)床將決定硬質(zhì)合金刀片的牌號(hào)、斷屑器和切削刃型式
超微細(xì)硬質(zhì)合金牌號(hào)已大大改進(jìn)了自動(dòng)化設(shè)備用切斷刀具的性能
另一種可進(jìn)行切斷操作的機(jī)床是CNC車床。它通常裝備了以大批量生產(chǎn)為目的的棒料進(jìn)給機(jī)構(gòu)或類似的裝置
CNC機(jī)床易于編程和改變以適應(yīng)加工不同零件的需要。因此
3.正確的安裝
當(dāng)使用硬質(zhì)合金進(jìn)行切斷操作時(shí)
兩個(gè)最普遍的問題就是切斷刀具不垂直于工件或切削刃相對(duì)于工件中心軸線安裝得太高或太低
為保證刀具垂直于工件,操作者應(yīng)遵守一個(gè)簡(jiǎn)單的安裝過程
通常檢測(cè)刀具是否垂直的一個(gè)方法是檢查產(chǎn)生的切屑。如果工件產(chǎn)生的切屑以長(zhǎng)絲狀流向一側(cè)
如果加工中刀具性能或生產(chǎn)的零件質(zhì)量發(fā)生變化,請(qǐng)遵循前面提到的安裝步驟
在切斷刀具安裝中
制造商設(shè)計(jì)的大多數(shù)硬質(zhì)合金刀片,使用時(shí)需安裝得略高于工件中心軸線
當(dāng)刀片安裝得略高于中心時(shí)
另外
低于中心線的刀片將產(chǎn)生更多的問題
。當(dāng)刀片低于中心線時(shí),后角將增大。這使得很小的刀尖部分將承受全部的切削力,從而縮短刀具壽命和增加刀具突然失效的可能性。低于中心線的刀片帶來的另一個(gè)問題是刀片不規(guī)則的偏離
。隨著大部分切削力作用于刀尖,它趨向于振動(dòng)和反彈,這種不規(guī)則運(yùn)動(dòng)將對(duì)刀具壽命產(chǎn)生影響,通常以切削刃前部斷屑的形式出現(xiàn)使用低于中心線的刀片的一個(gè)最嚴(yán)重的后果是刀片被拉出
如果這種情況沒有被及時(shí)判斷
因?yàn)檫@些原因,需要防止切斷工具的切深超過工件中心部分。在過中心點(diǎn)后
,實(shí)際的旋轉(zhuǎn)方向相反,產(chǎn)生的切削力可能將刀片拉出刀夾。同時(shí),這種旋轉(zhuǎn)將摩擦刀片后刀面,引起刀片提前磨損。為克服刀片拉出問題
,許多切斷刀具制造商正在采用由ISCAR公司在70年代早期提出的自動(dòng)夾緊概念。這種方法不需要螺釘和杠桿來定位和夾緊刀片,它依靠旋轉(zhuǎn)和刀具壓力將刀片定位在楔形刀槽內(nèi)。這樣,在無壓緊裝置的條件下,刀具的切削深度幾乎可不受限制,刀夾和刀片的類型是安裝時(shí)使刀具保持在中心高位置的另一個(gè)因素。—種最常用的切斷刀具類型是刀體和刀板系統(tǒng)。它包括一個(gè)安裝在機(jī)床夾頭中的鎖緊刀體和一個(gè)可更換的用于安裝合金刀片的雙面刀板,刀板上有一個(gè)自鎖刀槽。T型切斷刀是—種兩種刀片和刀板的組合型式
,采用簡(jiǎn)單的楔形鎖緊。在刀片的頂部和底面有與刀板相匹配的斜面。刀片由刀板產(chǎn)生的彈力楔緊并保持在刀槽中。在某些條件下,刀片可能被進(jìn)一步壓入刀槽中,從而改變切削刃的位置,使其低于中心高。大進(jìn)給率切削、斷續(xù)切削和磨損的刀槽可能引起這種現(xiàn)象的發(fā)生。在F型切斷刀具中
,刀片和刀板有—固定的定位槽任何刀片和刀板的組合都應(yīng)使切屑順利地從切削區(qū)排出。若在零件切斷之前
,切屑堆積并侵入槽中,刀片就很可能再次切削這些切屑,并會(huì)突然失效。如果切屑劇烈地摩擦刀板,將會(huì)產(chǎn)生大量的熱,這也會(huì)造成疲勞和加速失效。所有的硬質(zhì)合金切斷刀具制造商都提供其產(chǎn)品的中心高。所以應(yīng)嚴(yán)格遵守制造商的推薦值
。刀片的幾何尺寸和刀夾的型式對(duì)中心高均有影響。通常寬度大于0.5mm的刀片
,下列公式對(duì)其最大中心高的確定非常有用:中心高=0.8mm×寬度+0.025mm。在進(jìn)行切斷加工時(shí),要切記切削刃安裝在中心高上或略高于中心高
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