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數(shù)控刀具磨床加工整體硬質(zhì)合金球頭立銑刀的研究

2016-05-14 13:38李長(zhǎng)映
關(guān)鍵詞:立銑刀硬質(zhì)合金

李長(zhǎng)映

摘 要:整體硬質(zhì)合金銑刀以其高硬度和高效率的優(yōu)勢(shì),在現(xiàn)代機(jī)械加工中有著無(wú)可替代的作用。幾何角度、材料、涂層的應(yīng)用,影響刀具的切削性能和使用壽命,從而決定被加工零件的精度和生產(chǎn)率。本文通過(guò)多年來(lái)實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)和理論,探討在五軸工具磨床上加工整體硬質(zhì)合金銑刀的方法。

關(guān)鍵詞:五軸磨刀機(jī);硬質(zhì)合金;立銑刀;加工方法

中圖分類號(hào):TG596 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1 概述

銑刀的制造要求高,難度大。本文通過(guò)多年來(lái)實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)和理論相結(jié)合,在CNC工具磨床上制造一把優(yōu)質(zhì)銑刀必須合理選擇刀具材料,幾何參數(shù),砂輪等,通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型和銑刀磨削運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)模塊,實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊間數(shù)據(jù)集成系統(tǒng),通過(guò)模擬軟件確認(rèn)編制程序和機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡的正確性,在進(jìn)行精密的加工過(guò)程,實(shí)現(xiàn)加工刀具的自動(dòng)化、高速化和智能化。

2 球頭立銑刀

廣泛用于加工零件的側(cè)面、成形面、槽等各種結(jié)構(gòu)形狀加工中,銑刀的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有齒數(shù)、螺旋角、槽深、前角、端齒、周齒后角等。其中,螺旋排屑槽槽形是刀具幾何角度的最關(guān)鍵因素,槽形是否合理直接影響刀具壽命、排屑順暢、加工精度?,F(xiàn)在CNC工具磨床磨削立銑刀螺旋槽成為主要工藝,替代了傳統(tǒng)成型銑削溝槽。決定槽形主要因素是用于磨削刀具旋轉(zhuǎn)砂輪曲面、槽深和前角。一般切削脆性材料或高硬度,槽深選淺些;塑形材料,槽深較深。立銑刀按刀頭類型分為直角頭銑刀,球頭銑刀和圓弧頭銑刀。直角頭銑刀用于加工槽側(cè)面等,球體銑刀用于成形、仿形加工等,球頭銑刀加工有轉(zhuǎn)角R的側(cè)面。

3 機(jī)床設(shè)備

五軸磨刀機(jī)是瑞士生產(chǎn),它使用的FANUC控制系統(tǒng)和專門(mén)制造刀具研制的標(biāo)準(zhǔn)模塊軟件——Quinto。

磨床使用的控制軟件FANUC是一種關(guān)于軸定位,插補(bǔ)計(jì)算,用戶界面的高科技解決方案。Quinto應(yīng)用軟件提供給用戶簡(jiǎn)單、靈活的訪問(wèn)機(jī)器的界面。

它有X軸、Y軸、Z軸、A軸、C軸五個(gè)軸。

Quinto標(biāo)準(zhǔn)軟件

幾何參數(shù)和加工參數(shù)菜單式輸入,用于提高加工效率,由數(shù)據(jù)庫(kù)支持,包括刀具管理、側(cè)頭程序、砂輪幾何參數(shù)等。

4 球頭銑刀制造工藝過(guò)程

銑刀的制造過(guò)程,包括刀具幾何設(shè)計(jì)、砂輪選用及參數(shù)、機(jī)床加工參數(shù)設(shè)定和磨削軌跡分析等幾大部分。流程框圖如圖1所示。

制造球頭銑刀的操作過(guò)程:

加工球頭銑刀時(shí),過(guò)程分為7個(gè)步驟:分別是cutting(切斷)、Flute(螺旋槽)、Gashing(容屑槽)、Face2(端齒第二后角)、Face1(端齒第一后角)、OD2(周齒第二背角)、OD1(周齒第一背角)

在制造刀具時(shí)注意事項(xiàng):

(1)確保加緊可靠和位置精度。

(2)在Quinto軟件用戶界面輸入刀具幾何參數(shù):

4齒等分齒數(shù)4、切削刃長(zhǎng)49、螺旋角29°、刀齒齒深2、端齒第一后角9°、端齒第二后角19°、周齒第二后角29°、周齒第一后角8°、圓弧半徑R1、前角14°、右旋。

(3)根據(jù)不同的程序,選擇不同的砂輪,見(jiàn)表2。

用途:cutting磨削端面,保證銑刀端面與外徑的垂直度,還可去除圓弧大的余量,為圓弧面的精磨準(zhǔn)備。

Flute磨削螺旋槽,同時(shí)加工螺旋角、前角、齒深。

Gashing磨削端齒的容屑槽,保證與螺旋角相接。

Face2磨削端齒第二后角,修正排屑槽。

Face1磨削端齒第一后角,保證端面的刃傾角。

OD2磨削周齒第二后角和圓弧的第二后角。

OD1磨削周齒第一后角和圓弧的第一后角。如圖2所示。

(4)驗(yàn)算程序

在參數(shù)化建模中,輸入數(shù)據(jù)發(fā)生矛盾或不合理,系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算或比較,對(duì)參數(shù)合理性進(jìn)行判定。輸入銑刀參數(shù)并確認(rèn)無(wú)誤后,點(diǎn)擊OK按鈕,就進(jìn)入銑刀參數(shù)計(jì)算。

(5)使用機(jī)床的測(cè)頭,對(duì)刀具的夾持長(zhǎng)度探測(cè),確定參數(shù),準(zhǔn)確測(cè)量刀具加工長(zhǎng)度定位后再進(jìn)行加工。

(6)根據(jù)刀具放大測(cè)量?jī)xZolor放大20倍,觀看檢查銑刀磨削的程度。

(7)檢驗(yàn),使用全自動(dòng)道具檢查儀檢查刀具幾何參數(shù),包括內(nèi)容:螺旋角、圓弧、外徑、端齒第一后角、端齒第二后角、周齒第一后角、周齒第二后角。

5 加工中的注意事項(xiàng)

(1)在機(jī)床磨削螺旋槽時(shí),由于需要去除的余量過(guò)大(批量制造最好使用專用的開(kāi)槽機(jī)進(jìn)行開(kāi)槽),可以分為幾步進(jìn)給加工。如總進(jìn)給值設(shè)為4mm,分步進(jìn)給設(shè)為2mm,則此槽分2步加工完。如果分步進(jìn)給值為1.5mm,則分為3步加工完此槽。這樣可以在最后一步進(jìn)行精加工。

(2)在磨削圓弧時(shí),如果半徑看起來(lái)過(guò)于扁平,可以輸入一個(gè)正值補(bǔ)償,反之,則輸入一個(gè)負(fù)值,修正量最大為0.3mm,當(dāng)進(jìn)行較大修正時(shí),須檢測(cè)砂輪參數(shù)和修磨參數(shù)。

結(jié)語(yǔ)

設(shè)備、磨輪、刀具幾何角度及材料四者是相互影響和促進(jìn)的。本文通過(guò)理論和實(shí)踐相結(jié)合方法,研究了整體硬質(zhì)合金球頭銑刀的制造方法。由于本人水平有限,如有不足或錯(cuò)誤之處請(qǐng)各位老師給于指正。

參考文獻(xiàn)

[1]陸劍中,孫家寧.金屬切削原理與刀具[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]夏麗英,史新民.數(shù)控加工技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社.

[3]郭萍.數(shù)控加工編程與操作[M].北京:冶金工業(yè)出版社.

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