如何給數(shù)控機(jī)床選配刀具？
2013-4-6 來源： 作者：
對于很多加工應(yīng)用，不必?fù)?dān)心機(jī)床是否有足夠的功率來完成你所要加工的任務(wù)；然而，有些情形（通常是粗加工應(yīng)用）則要求編程員／操作人員得明確某一給定的刀具需求多大的功率。當(dāng)使用裝備高速主軸的機(jī)床時(shí)，由于在較低轉(zhuǎn)速下通常輸出的功率非常低，因此計(jì)算功率消耗的需要變得非常重要。對于這些機(jī)床，為了使機(jī)床、刀具和被加工材料運(yùn)行在優(yōu)化的參數(shù)下，應(yīng)用較小直徑的刀具通常是必要的。下述信息將討論一些需要指出的領(lǐng)域，如模具制造業(yè)今天所使用的刀具新技術(shù)，如何在粗加工應(yīng)用中獲得最大效率。
了解機(jī)床特性
為了確定機(jī)床是否具備在某一給定參數(shù)下加工的功率，相關(guān)人員必須熟悉他們的機(jī)床主軸功率圖。主軸功率圖將揭示機(jī)床的功率和扭矩特性，而且它通常被分成兩個(gè)獨(dú)立的額定值（30分鐘與連續(xù)功率額定值）。這個(gè)圖應(yīng)該常備在手邊作參考。
估算功率消耗
如前所述，確定某一給定的刀具在加工時(shí)必需的功率值是非常重要的。有關(guān)如何估算加工某給定材料必需的功率值已經(jīng)有很多著述。下述信息將覆蓋基本理論。
確定某給定刀具功率消耗的常用方法是金屬切除率（mrr）與功率因子相乘。金屬切除率（mrr）通過所使用刀具的切削寬度、切削深度與進(jìn)給量相乘（mrr=woc*doc*F）得到。功率因子（p因子）是一個(gè)預(yù)定的功率常數(shù)，隨材料不同而變化。它取決于切削一立方英寸某給定材料每分鐘所需要的功率值（顯示材料在各種硬度值下的功率常數(shù)圖可在諸如機(jī)械師手冊的出版物上找到）。
注意到這種表示功率的方法僅是估算值是重要的，而且許多其它因素也會(huì)影響功率計(jì)算。機(jī)床主軸效率、材料硬度、刀具與刀片的幾何形狀、切削液、刀具磨損等都會(huì)影響功率需求。
當(dāng)進(jìn)行功率計(jì)算時(shí)需要考慮很多因素，而且刀具正是諸多因素之一，這是很明顯的。在某些場合，當(dāng)使用針對粗加工應(yīng)用的高進(jìn)給刀具時(shí)，主軸將是確定所使用的刀具直徑和加工參數(shù)的決定性因素。對于任何機(jī)床的粗加工，特別是諸如CAT/BT40和HSK40之類的較小主軸連接的機(jī)床，為了在獲得最大生產(chǎn)率的同時(shí)避免不希望有的主軸負(fù)載和切削工況，知道如何著手，因此進(jìn)行需求功率計(jì)算是很重要的。已經(jīng)開發(fā)了加工功率計(jì)算器，它能覆蓋這些新型高進(jìn)給刀具并大幅減少銑削、鉆削和車削功率消耗估算所需的時(shí)間和精力。通過從下拉菜單進(jìn)行選擇并填入一些關(guān)于刀具名稱、刀具形狀、切削速度、進(jìn)給量等輔助信息，編程員／操作人員能迅速確定機(jī)床對于手邊的應(yīng)用是否大概具備足夠的功率。
既然你知道粗加工時(shí)如何使機(jī)床產(chǎn)出最大，該是討論如何使刀具產(chǎn)出最大的時(shí)候了。已經(jīng)開發(fā)出特別針對粗加工金屬切除率最大化的新型設(shè)計(jì)的刀具，它允許使用非常高的進(jìn)給量，并在粗加工時(shí)獲得能顯著減少加工周期和成本的金屬切除率。
用戶的另一種選擇是采用模塊化刀具，通過使用頭部帶螺紋孔的不同刀桿所獲得的柔性，使得操作工對每個(gè)應(yīng)用都能設(shè)定懸伸長度并獲得最大的剛性。
對于較小的應(yīng)用，已經(jīng)開發(fā)出針對高進(jìn)給應(yīng)用的帶可換刀片設(shè)計(jì)的刀具。已供應(yīng)的有10、12和16mm，這些刀具能勝任非常高的進(jìn)給量（12mm刀具加工鋼件時(shí)，在切深為0.025英寸時(shí)進(jìn)給速度可達(dá)300 i.p.m.），而且能有效提高裝備告訴主軸機(jī)床的金屬切除率并消耗較低的功率。與整體硬質(zhì)合金刀具相比，可換的刀片還是一個(gè)經(jīng)濟(jì)性更好的解決方案，并且能成功地銑削硬度不超過HRC54的淬硬工具鋼。
擁有范圍很大的刀具使得員工能有效地讓刀具和機(jī)床及零件形狀相匹配，在傳統(tǒng)和高速加工中心的粗加工應(yīng)用均獲得最大的金屬切除率和生產(chǎn)率。在很多場合，通過使用較小直徑的刀具，在金屬切除率和生產(chǎn)率方面不損失很多（如果存在的話）的前提下，使用高進(jìn)給粗加工刀具就能獲得接近最終形狀的粗加工。
實(shí)際上，當(dāng)與其它常用粗加工刀具相比，較小直徑的高進(jìn)給粗加工刀具的金屬切除率大大超過使用傳統(tǒng)加工參數(shù)和方法的較大直徑的刀具。使用較小直徑的高進(jìn)給刀具的另一個(gè)好處是較小的刀具能更加接近零件的最終形狀并減少精加工開始之前去除剩余加工余量所需的再加工與編程次數(shù)。
總結(jié)
你如何知道是否對每個(gè)應(yīng)用都做到了產(chǎn)出最大？為了使編程員／操作人員優(yōu)化應(yīng)用并避免高代價(jià)的失誤，了解機(jī)床能力和刀具新技術(shù)并知道如何應(yīng)用是重要的。通過使用高進(jìn)給刀具并讓這些刀具與機(jī)床、零件形狀、材料正確地配合，公司能對粗加工應(yīng)用實(shí)現(xiàn)時(shí)間成本的顯著節(jié)約。總之，金屬切除得越多，高進(jìn)給刀具獲得的金屬切除率超出得越多，將保證多個(gè)方面的節(jié)約。
語錄：
各式各樣的刀具使得模具制造商能讓刀具與機(jī)床、零件幾何形狀相匹配，其結(jié)果是在傳統(tǒng)及高速加工中心上針對粗加工應(yīng)用的金屬切除率和生產(chǎn)率最大化。
金屬切除得越多，高進(jìn)給刀具獲得的金屬切除率超出得越多，將保證多方面的節(jié)省。
機(jī)床主軸效率、材料硬度、刀具與刀片的幾何形狀、切削液、刀具磨損等都會(huì)影響功率需求。
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