CNC加工中常用刀具的知识与选择

CNC-työstö是隶属金属切削范畴之内的, 不过它具备自身独有的特点, 这主要通过一种高度自动化、长时间持续运行的连续加工过程得以达成, 在此过程中, 工具设置时间相较于传统加工而言, 更为复杂且更加耗费时间, 故而在挑选工具之际, 存在诸多问题是值得思索考量的, 本文对CNC常用刀具的相关知识予以介绍, 我觉得优良的工具乃是促使CNC加工效率得以提升的首要步骤。

模具材料和涂层

目前正在使用的各类刀具材料, 具备契合不一样加工要求的特性。寻常工具材料所需要的性能, 涵盖低摩擦系数, 高精度, 良好的导热性, 充足的韧性以及抗冲击性。

常规数控机床常常会用的刀具材料包含高速钢以及硬质合金, 然而呢, 在高速切削这种状况下, 还有干切削这种情形, 以及切削难加工材料的时候, 以至于以车代磨这类特殊状况下, 那就需要去使用陶瓷, 还有CBN, 再就是PCBN, 另外还有金刚石等超硬材料, 这些超硬材料价格相对来讲是比较高昂的, 并且切削工艺和参数不太容易去学习, 而且对机床的刚性有着一定的要求, 所以在常规加工当中应用并不是很广泛。

硬质合金材料工具

刀具表面涂层属于提高刀具性能的重要办法当中的一个, 是近些年来被大规模应用的。涂层刀具的寿命相较于未涂层刀具要长上10倍。常见的涂层涵盖有氮化钛TIN、碳化钛氮化物TICN以及氧化铝。有图片显示，高速钢的切削速度下降了100倍, 硬质合金的切削速度以及由此带来的加工时间也降低好多, 降低了4倍, 而与此同时使用涂层刀具的话加工时间则降低了4倍。

工具分类

按照形状划分, 日常常用的数控刀具, 有立铣刀这种类型, 还有圆头铣刀这种类型, 另外还有球头铣刀这种类型, 总共是三种。每一个工具, 具备专门特定 的作用。

立铣刀

用于 CNC 加工中心的一种刀具, 叫做立铣刀, 它也被称作平底铣刀, 其主切削刃将其包围着, 底部则是副切削刃, 立铣刀的外刃带有铣齿, 底部同样有铣齿, 这些铣齿共同构成了切削刃, 并且可以利用铣床的铣削方式将工件的垂直面进行加工, 立铣刀的形状有着极为复杂多变的情况, 它能够适用于铣削、凹槽以及异形表面等等各类不同的加工, 它在铣刀当中可以说属于应用最为广泛的那一种。

铣削 2D 形状工件之际, 能用极为有效的刀距以及切削深度值, 原因在于和工件接触的地方是外边缘跟底部。然而, 为 3D 工件切割模具时, 跟工件的接触区域常常近乎是一个尖点。所以, 得减小刀具间的距离以及切深, 如此来降低加工效率。

也就是说, 那种立铣刀对二D形状的工件适用, 然而呢对于三D形状的工件来说它就不够适用。

球刀

球状刀具, 也就是所谓的R刀, 底面有着球状形状。跟立铣刀相比较而言, 那种所谓的球头铣刀乃是用于铣削3D工件时必不可少的工具。球刀它底部并不具备像立铣刀那样尖锐锋利的刀尖, 而且有着带有R角的刀片, 所以, 球刀的刀片更加稳定, 不容易出现被压碎的状况。

于模具加工里, 球刀关键在3D模具铣床运用, 特别是针对精加工以及边角清理。然而球面铣刀跟工件的接触面积不大, 没办法延长距离, 因而不适用于相对平坦区域的铣床。

圆鼻刀

CNC加工中心的圆鼻刀, 也就是平底R刀, 它能够用于粗加工, 还能当作平面光面刀以及曲线轮廓光面刀来用。其与立铣刀、球面铣刀相比较, 圆头铣刀融合了两个优点, 所以具有更好的工作效率。并且圆头刀的横刀间距比球刀能够大些的优势, 在精加工方面跟球刀有着相同的优势。故而圆头刀适用于粗加工, 也适用于精加工。

大型工件中具有较小表面变化的部分, 狭窄凹槽里的小区域, 以及较大的相对平坦区域, 最好都用圆刀去处理。之后要运用二次粗加工方法, 来找出需要进一步加工的区域。然而圆头刀在面对一些凹陷区域时, 刀身会存在一个盲区, 也就是会出现“顶刃”这类现象。

常见问题及解决方案

于实际操作期间, 老是会涌现各类问题。这儿存在一些常见问题以及解决方案, 以供大家去参考。坚信解决这些问题能够提升机床的加工效率。

工具振动

伴随着难加工材料运用得越来越频繁, 振动已然变成了提升加工效率的阻碍, 振动的出现直接作用于加工精度以及表面粗糙度, 对其加快磨损, 极为严重地影响刀具使用寿命, 情况严重的时候便没办法继续运用切削进行加工了。

工具振动要三个条件同时具备, 其中包括工具的工艺系统不够稳固, 致使固有频率偏低, 在切割进程里会生成充足的外部激振力, 且外部激振力的频率与过程系统固有频率一样, 从而引发谐振。

第一个部分是将切削力最小化, 这需要使用尽可能小的刀尖圆弧来达成, 同时还要使刀具的前角增加, 并且用磨过的刀片替换压好的刀片, 另外减小切深、增加速度以及增加进给, 对于细长轴采用90度进入角；第二个部分? 这个部分是对于带有细杆的铣床, 圆形刀片最有助于减少振动；还有第三个部分, 解决刀具振动的思路分为三个部分。

二是最大限度地提高工具系统或夹具和工件的静态刚度。

三是, 在刀杆内部, 产生单独的振动, 这种振动会扰乱外激励切削力的振动频率, 进而消除刀具振动。

刀片磨损

在进行加工这个行为期间, 处在前面位置的刀面及处于后面 的刀面常常会迅速地出现磨损状况。其中, 按照叶片损坏方面的情形来讲, 务必要采取各种各样的应对举措。

1.后刀面磨损过大导致表面粗糙，加工尺寸差

此种情形的缘由涵盖着高切割速度, 或者是低刀片耐磨性, 解决办法涵盖着改良减慢切削的方式, 逐步增添切削量, 采用更具耐磨性能的刀片材料或者涂层, 以及运用顺铣来替代逆铣。

2.缺口磨损

刀片经切割之后, 其凹槽有可能出现损坏, 进而致使表面变得粗糙, 还产生碎屑。造成以上情况的缘由包含, 进给的速度过于低。铣床在加工时容易出现硬化现象。工件的表面存在氧化皮。针对此种情形, 应当时常借助钉子检验刀片凹槽的磨损情形。

3. 铣削不锈钢和耐热合金时的积屑瘤

铣床的粘刀也就是积屑瘤, 加工时它会致使表面粗糙且出现毛刺。积屑瘤的脱落造成切削刃的前刀面脱落, 进而使切削刃被压碎。耐热合金工件出现二次崩刃, 使得切削刃被快速压碎。其原因主要有切削刃钝, 前角为负, 切削速度低, 切屑厚度太薄, 排屑不良等。

解决累积肿瘤的办法大体依据“六个步骤”, 第一步, 提升不锈钢以及铝合金的切削速度, 第二步, 运用物理涂层或者未涂层的刀片, 第三步, 逐步增添切削量, 从而达成最佳切屑厚度, 第四步, 预备充足的高压冷却液或者空气以避免二次切屑, 第五步, 采用顺铣替换逆铣, 第六步, 借助纯矿物油以低速清洗耐热钛合金以及沉淀硬化不锈钢的切削区域。

4.刀片折断或撞刀

这种发生在边缘的崩裂存在着诸多缘由。要是刀片所采用的材料过硬, 要是刀片的轮廓显得太过薄弱, 又或者切割的速度过于缓慢, 那么切割边缘就有可能出现塌陷的状况, 进而造成切割呈现出不均匀或者断断续续的情形。

想到处于这种状况，就先开始查看垫片有无损坏, 或者刀片上的螺丝有没有变形该去换一个, 这是其一。其二是得去除振动系数, 去选用材料较硬的刀片, 换掉刃口强壮些的刀片。最终, 一定要提升切削速度把切削刃给消除掉。