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數控刀具選擇與刀具系統的設計優化探究

發布時間:2019-12-03 11:39所屬分類:自動化瀏覽:1加入收藏

摘要:隨著社會經濟的發展,數控機床獲得了較快發展,其應用也愈加普遍,行業內競爭的不斷加劇,促使相關企業不斷加強對刀具使用成本的控制,并積

  摘要:隨著社會經濟的發展,數控機床獲得了較快發展,其應用也愈加普遍,行業內競爭的不斷加劇,促使相關企業不斷加強對刀具使用成本的控制,并積極采取措施提高數控機床的生產效率。加強刀具選擇的精準性、不斷優化刀具系統的設計等將對于提高數控機床的生產效率、降低成本具有非常重要的意義。

  關鍵詞:數控刀具;刀具選擇;刀具系統

數控機床市場

  《數控機床市場》雜志是由經新聞出版署批準的國家一級刊物。由中國機械工業聯合會主管、中國工業報機電產品導報編輯部編輯出版的一份大型雙月刊。

  1數控刀具概述

  1.1數控刀具的屬性分類

  簡單說來,數控刀具可分為兩大類:模塊化刀具和常規刀具。在這兩類數控刀具中模塊化刀具更能代表未來的發展方向,因為模塊化刀具有許多無可比擬的優勢,最明顯的就是換刀停機時間大大縮短,極大地提高了數控生產加工的效率,經濟效益更高。如果對數控刀具進行詳細分類,按照不同的分類標準有不同種類。首先,按照數控刀具的結構進行分類,可細分為整體式、鑲嵌式與減振式三類;其次,按照數控刀具的制作材料進行分類,同樣可以分為三大類,分別是高速鋼刀具、硬質合金刀具以及金剛石刀具;再次,按照數控刀具的切削工序進行分類,可以詳細地分為內孔、外圓、內螺紋、外螺紋、切槽等種類。

  1.2數控刀具的獨特之處

  數控刀具作為一種機械加工中的重要工具,在機械制造中發揮了重要作用,而且因為其獨特的優勢促進了機械制造的發展。首先,數控刀具在加工生產的過程中通過設置科學的執行標準,可以保證刀具的質量及可靠性,所以通過數控刀具生產的刀具或者刀片的經濟壽命指標及耐用度都更加合理;其次,數控刀具操作更加簡便,對于刀片或刀具的切削控制更加靈活便利,斷削效果更佳;再次,數控刀具切削部分的幾何尺寸必須進行嚴格控制,保證刀體刀片及刀桿反復裝卸精度的穩定性,換句話說,就是將刀片或刀具切削參數及幾何參數等進行規范,促進其典型化;最后,數控刀具刀柄及刀片的自動換刀及定位基準系統需要不斷優化,促進其規格化、通用化等,同時設置相應的調整及控制尺寸的功能,或者直接配置能夠自動補償刀具磨損的裝置。

  2數控刀具的選擇標準

  2.1數控刀具的型號選擇標準

  對于型號這一問題,國內外的刀具廠商進行了統一,將IS0作為統一標準。在進行數控刀具的選擇時,型號不同,其具體的參數也不同,不同的參數所代表的就是不同型號的刀具。 數控刀具的具體參數與數控機床的適配性關系到整個數控機床的運行效率,因此,在選擇過程中需要關注到數控刀具的型號,提升數控機床的整體運行效率。

  2.2數控刀具的刀片形狀選擇

  ①刀片的形狀。刀片的形狀也是選擇數控刀具時需要考慮的一個依據。一般來說,不同的形狀是因為加工部位不同的形狀形成的,我們一般所說的刀片形狀往往就是指數控車的刀片形狀,常見的刀片形狀有刀尖角、刀具主偏角、刀具有效刃數等。不同數控機床的功能不同,同一數控機床的不同操作環節也有著不同的操作需要。

  ②刀片的類型。數控刀具的刀片類型一般是從刀具是否存在中心孔或斷屑槽來說的,選擇刀具時,只要確定了刀體,就可以根據可用刀片選擇相應的一種或幾種類型。一般來說,正反面都有刀刃的類型更具優勢。在數控刀具選擇過程中,由于不同數控機床相應位置的設計不同,因此也需要根據其安裝位置等選擇相應類型的數控刀具。

  ③刀尖的半徑。數控刀具的刀尖半徑指的是刀尖的圓弧半徑,這一數據直接影響著刀具的切削效率,決定著被加工工件的精度及其表面粗糙程度等。最常被選用的刀具,其刀尖圓弧半徑一般要不小于l.25倍的最大進給量。刀尖的半徑越小,精確度和切削效率也相對較高,因此,在數控刀具選擇過程中需要對數控機床操作精確度要求和產品精確度要求等進行綜合考量,選擇性能最佳的數控刀具。

  2.3數控刀具車刀類型的選擇

  在選擇刀具時,對于刀具的強度有著嚴格的標準,其強度必須能夠達到一定的標準,而且不能與工件間存在沖突。從刀具刀桿頭部形式方面來說,選擇的主要指標應該以直頭及主偏角為標準。在選擇車刀類型的時候,應該將刀具的主偏角作為主要參考。至于刀片卡緊方式的選擇則應該將刀片形狀及切削強度作為選擇標準。

  2.4數控刀具的刀桿尺寸選擇

  數控刀具的刀桿尺寸指的是刀桿的長度、寬度以及刀尖的高度,而且這三者之間是相互對應的關系。刀桿尺寸的選擇應以具體的機床類型及標準為依據,做到相互匹配即可。合理選擇數控刀具刀桿尺寸,能夠幫助數控刀具最大限度地發揮其作用,保證數控機床運行的連貫性和流暢性,提升數控機床運行效率。

  3數控刀具系統的設計優化途徑

  3.1對數控刀具中工位刀具系統的優化設計

  數控刀具應用于機械制造中應該將其作為一個完整的系統,對其系統設計進行優化,首先就應該做好工位刀具系統的優化:其一,如果刀具安裝的方向實徑向的話,其長度就要進行控制,避免在刀位轉換過程中機床內壁與刀具發生碰撞;其二,如果刀具恰好位于鄰刀位的位置,就應該控制好大直徑帶小孔工件加工過程中的干擾問題;其三,在小直徑內控的加工中,如果工件的直徑比較大,就要預留出充足的空間,避免相互干擾;其四,如果在系統調試時不能準確判斷機床內壁與刀具之間是否存在相互干涉等問題,就需要準備相應的刀具干涉圖。在對數控刀具中工位刀具系統的優化設計過程中,需要不斷協調刀具位置以及長度等多方面因素,提升其與整個數控系統的適配性。數控刀具干涉圖以及安裝示意圖的設置,能夠有效提升數控刀具的安裝效率以及位置的準確性,提升數控刀具系統安裝的成功率。

  3.2刀架最大轉動慣量的優化設計

  在數控刀具系統設計優化過程中,必須對刀架的最大轉動慣量進行嚴格控制,將其控制在可控的范圍之內,以免發生不必要或者嚴重的事故。因為一旦忽視刀架最大轉動慣量的管控設計,容易導致數控機床以及數控刀具系統在運行過程中因為高速運轉產生的機械慣性而對周圍的操作工人造成傷害。對于刀架的最大轉動慣量控制應該根據刀夾的重量、鏜桿的直徑以及其長度等要素進行計算,保證計算結果的精確性,尤其是當上述要素數據較大時,一定要做好最大轉動慣量的計算并進行精準控制。在這一環節的優化設計過程中,還可以采用模擬實驗的方式,對其進行運行模擬,提升數控刀具系統的安全性和穩定性。

  4 結語

  數控刀具在機械制造行業中發揮著重要的作用,在制造業發展需求更高的今天,對于數控刀具的選擇及其系統的設計優化應該引起足夠重視,選擇最佳的刀具,通過不斷優化,保證工作效率、生產過程的經濟效益等。

  參考文獻:

  [1]龔德平.數控刀具選擇與刀具系統的設計優化[J].中國高新技術企業,2013(7).

  [2]孔慶濤. 面向中小企業的數控刀具選擇及管理系統研究與開發[D].天津大學,2012(0).

  [3]孟憲偉,徐孝峰.數控刀具選擇與刀具系統的設計優化[J].科技風,2012(8).


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