加工中心刀具选用[行业文书].doc

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1、加工中顺铣和逆铣的特点及选用原则2010-05-12 13:24 星期三一顺铣和逆铣的特点（1）逆铣时，每个刀的切削厚度都是由小到大逐渐变化的。当刀齿刚与工件接触时，切削厚度为零，只有当刀齿在前一刀齿留下的切削表面上滑过一段距离，切削厚度达到一定数值后，刀齿才真正开始切削。顺铣使得切削厚度是由大到小逐渐变化的，刀齿在切削表面上的滑动距离也很小。而且顺铣时，刀齿在工件上走过的路程也比逆铣短。因此，在相同的切削条件下，采用逆铣时，刀具易磨损。（2）逆铣时，由于铣刀作用在工件上的水平切削力方向与工件进给运动方向相反，所以工作台丝杆与螺母能始终保持螺纹的一个侧面紧密结合。而顺铣时则不然，由于水平铣削力

2、的方向与工件进给运动方向一致，当刀齿对工件的作用力较大时，由于工作台丝杆与螺母间间隙的存在，工作台会产生窜动，这样不仅破坏了切削过程的平稳性，影响工件的加工质量，而且严重时会损坏刀具。（3）逆铣时，由于刀齿与工件间的摩擦较大，因此已加工表面的冷硬现象较严重。（4）顺铣时，刀齿每次都是由工件表面开始切削，所以不宜用来加工有硬皮的工件。（5）顺铣时的平均切削厚度大，切削变形较小，与逆铣相比较功率消耗要少些（铣削碳钢时，功率消耗可可减少5%，铣削难加工材料时可减少14%）。二在什么情况下选用顺铣或逆铣 采用顺铣时，首先要求机床具有间隙消除机构，能可靠地消除工作台进给丝杆与螺母间的间隙，以防止铣削过程

3、中产生的振动。如果工作台是由液压驱动则最为理想。其次，要求工件毛坯表面没有硬皮，工艺系统要有足够的刚性。如果以上条件能够满足时，应尽量采用顺铣，特别是对难加工材料的铣削，采用顺铣不仅可以减少切削变形，降低切削力和功率的消耗。模具高速加工的CNC编程策略2010-05-21 13:05 星期五1 引言 高速加工技术是采用高转速、快进给、小切深和小步距来提高切削加工效率的一种加工方式。它已在航空航天制造、汽车工业和模具制造、轻工产品制造等重要工业领域创造出了惊人的效益。高速加工的成功实现取决于许多因素，包括高速主轴、CNC系统、专用刀具，以及特殊的加工工艺和加工控制方法等。 在高速加工过程中，刀具

4、的非正常破损是当前高速加工所面临的重要难题。加工余量不均匀极易引起刀具破损和过切，因此保持恒定的材料去除率很重要。然而，对于带有底面、壁面、凹槽和斜面的复杂3D型面加工中，很难满足这一要求。因为尖锐的转角或刀具方向的突然变化等很容易导致刀具过切、破损甚至损坏主轴。此外，在高转速和高进给速度的加工条件下，刀具极易损坏；同时高速加工机床所使用的许多刀具，在周边或中心处都进行了处理，以便高压冷却液或压缩气体将切屑从工件上吹走。这些处理在某种程度上削弱了刀具的强度，应当尽可能避免。 为保证高速加工顺利进行，提高零件的加工质量，延长刀具寿命，缩短加工时间，高速加工具有不同于普通数控加工的特殊工艺要求，如

5、保持恒定的切削载荷、每齿进给量应尽可能保持恒定，并保持稳定的进给运动，使进给速度损失降低到最小、避免走刀方向和加速度的突然变化、程序处理速度最佳化。这些要求在制定高速NC 编程策略时应得到充分注意。 国内外一直注重对高速加工的研究，在高速加工条件下的切削刀具、高速加工仿真、加工过程的精度保障、刀具监控、自适应控制等方面已经进行了大量的研究工作。许多应用软件已经不同程度提供了高速加工专用模块。但对于如何优化高速加工的Nc 编程策略，以消除加工过程中的刀具崩刃等刀具非正常破损，充分发挥高速加工机床的高效高精度性能等问题，尚需进行深入的研究和探讨。 本文主要从优化工艺过程，消除刀具非正常破损的角度出

6、发，详细阐述了金属模具高速加工NC 编程的优化策略：(1)走刀路径的选择与优化；(2)合理选择切削用量；(3)采用高速高精度的关键控制技术；(4)典型型面与难加工型面的加工策略。 2 高速加工走刀路径的选择与优化 一条有效的刀具路径可以通过保持稳定的切削载荷来保护刀具，并通过避免加工方向的突变来保持高的进给速度，它将直接决定复杂型面高速加工的可能性、质量与效率。 2.1 高速加工刀具轨迹生成的基本原则及方法 利用CAM系统进行高速加工NC编程所生成的刀具路径，不仅要满足尺寸和轮廓的高精度要求，同时还要考虑加工工艺的加工细节，选择适当的加工策略和工艺参数来优化各种刀具路径，以改善切削条件，减少加

7、工时间，减少刀具磨损，避免刀刃破损或刀柄折断等。 高速加工的刀具轨迹必须满足无干涉、无碰撞、轨迹光滑、切削载荷平滑、满足加工要求等条件；同时，保证零件的加工精度和表面粗糙度要求；缩短走刀路线，减少进退刀时间和其它辅助时间；方便数值计算，减少编程工作量；尽量减少程序段数。 零件轮廓形状对加工效率、加工质量、编程计算复杂性和零件程序长度等有着重要影响。如何根据型面形状、刀具形状以及零件加工要求，合理选择走刀路径是一个十分复杂但又非常重要的问题。复杂型面加工可采用多种走刀路径，如参数线型、截面线型、放射线型、环型等。参数线走刀的刀具轨迹规划和刀位计算简单，适合于参数线分布较均匀的情况。截面法对于曲面

8、网格分布不太均匀以及由多个曲面形成的组合曲面的加工非常有效。环切法主要应用于边界受限制零件(如型腔类零件)的加工。在采用环切法加工螺旋桨桨叶等类型的零件时，由于工件刚度小，加工变形问题突出，因此采用从里到外的环切走刀时，刀具切削部位的四周可受到毛坯刚性边框的支持，有利于减小工件在加工过程中的变形。 2.2 优选走刀方式 1) 进、退刀 高速加工时，刀具切入工件的方式，不仅影响加工质量，同时也直接关系到加工的安全。刀具高速切削工件时，工件将对刀具产生一定的作用力。此外，刀具以全切深和满进给速度切入工件将会缩短刀具寿命。通过较平缓地增加切削载荷，并保持连续的切削载荷，可以达到保护刀具的目的。确定刀

9、具、进退刀方式时，应注意在切入工件时尽量采用沿轮廓的切向或斜向切入的方式缓慢切入工件(比如：直线式切入和螺旋式切入)，以保持刀具轨迹光顺平滑。 斜线和螺旋式切入方式适用于简单型腔的粗加工。加工表面质量和精度要求高的复杂型面时，采用沿曲面的切矢量方向或螺旋式进、退刀，这样刀具将不会在工件表面的进退刀处留下驻刀痕迹，从而获得高的表面加工质量。对于深腔件的加工，螺旋式切入是一种比较理想的进刀方式，采用相同或不同半径的螺旋路径，自内向外地逐步切除型腔材料，非常适合深腔件的高速加工。 2) 移刀 高速加工中的移刀是指在高进给速度时相邻刀具路径间有效过渡的连接方式。平行线扫描表面加工是精加工复杂型面的一种

10、手段。但是这种方法容易在每条刀具路径的末端造成进给量的突然变化。进给速度适中时，在扫描路径之间采用简单的环型刀具路径可以适当缓解拐角处进给量的突然变化。但是，进给速度较高时，这种简单的环型运动仍然太突然。这种情况下，在扫描路径间采用“高尔夫球棒”式移刀则更为有效。 3) 拐角加工 如何实现高效率的拐角加工，也是优化刀具路径的一个重要方面。加工工件的内锐角时，刀具路径可采用圆角或圆弧走刀，并相应地减小进给速度，这样在加工拐角时可以得到光滑的刀具轨迹，并可保持连续的高进给速度及加工过程的平稳性。然后拐角的残留余量可通过再加工工序去除。 4) 重复加工 重复加工是对零件的残留余量进行针对性加工的加工

11、方法。在高速加工中，重复加工主要应用于二次粗加工以及笔式铣削和残余铣削。 采用二次粗加工时，先进行初始粗加工，然后根据加工后的形状计算二次粗加工的加工余量。在等高线粗加工中，由于零件上存在斜面，加工后会在斜面上留下台阶，从而导致残留余量不均匀，并引起刀具载荷不均匀。采用二次粗加工，可使用不同于初始粗加工的方法平行线法、螺旋线法等，来获得均匀余量。这样可以更有效地保持刀具进行连续切削，减少空走刀，并提高精加工的加工效率。 笔式铣削主要运用于半精加工的清根操作，它通过找到前道工序大尺寸刀具加工后残留部分的所有拐角和凹槽，自动驱动刀具与两被加工曲面双切，并沿其交线方向运动来加工这些拐角。笔式铣削允许

12、使用半径与3D拐角或凹槽相匹配的小尺寸刀具一次性完成所有的清根操作，可极大地减少退刀次数。此外，笔式铣削可以保持相对恒定的切屑去除率，这对于高速加工特别重要。精加工带有壁面和底面的零件时，如果没有笔式铣削，刀具到达拐角时，将要去除相当多的材料。采用笔式铣削时，拐角已被预先进行清根处理，因此可减少精加工拐角时的刀具偏斜和噪声。 残余铣削与笔式铣削极为相似。残余铣削可以找到前道工序使用各种不同尺寸刀具所形成的3D型面，且只用一把尺寸较小刀具来加工这些表面。它与笔式铣削的不同之处在于它是对前道工序采用较大尺寸刀具加工后所残留的整个表面进行加工，而笔式铣削只对拐角进行清根处理。 5) 高效率切削法(H

13、EM) 高效率切削法(HEM) 又称“Fukui Climbing”切削法，是实现高材料去除率的一种新的高效率粗加工方法。HEM是通过“Fukui method cutting”(福井高侧刃切削法)和“Climb up cutting”上爬式切削法)得以实现的。福井切削法是日本福井雅彦教授提出的高轴向深度铣削法，通过将Z向切削深度调整为刀具直径的12倍，可高效率地切削出垂直梯级式粗略工件外形。采用福井法加工后，再采用上爬式切削法，可以使加工表面的形状和精度更加接近零件的最终加工要求。上爬式切削时，采用较细的梯级节距来去除剩余梯级面，刀具从底部开始，一层一层地向上切削，梯级节距调整范围为0.53

14、mm，加工表面较陡时，可采用较宽的梯级节距，加工表面较平时，可采用较细密的梯级节距。 6) 余摆线式加工 余摆线加工是利用高速加工刀具侧刃去除材料来提高粗加工速度的新技术。采用余摆线加工时，刀具始终沿着具有连续半径的曲线运动，采用圆弧运动方式逐次去除材料，对零件表面进行高速小切深加工，有效地避免了刀具以全宽度切入工件生成刀具路径。每环圆弧运动中，向前运动时刀具切削工件，向后运动时进行刀具冷却，并允许自由去除材料。当加工高硬度材料或采用较大切削用量时，刀具路径中刀具向后运动的冷却或自由去除材料圆弧段与向前运动的加工圆弧段相平衡，实现了刀具切削条件的优化。此外，余摆线加工的刀具路径全部由圆弧运动组

15、成，走刀方向上没有突然的变化，是有利于实现高速加工的粗、精加工的一种理想加工状况。所以，摆线式加工特别适用于加工高硬度材料和高速加工的各种粗加工工序(比如腔体加工)，不仅能够使机床在整个加工过程中保持连续的进给速度，获得高的材料去除率，并且可延长刀具寿命。 7) 插入式加工 插入式加工是使用特制插入式加工刀具进行深型腔件加工的一种方法。它采用钻削式刀具路径沿加工中心的Z轴方向从深腔去除材料。该方法是粗加工深型腔件和用大直径刀具加工相对较浅腔体的一种有效方法。 3 选择适应高速加工的切削用量 实现高速切削的关键是采用高的切削速度，并配合以高的进给速度和小的切削深度，不仅可以提高加工效率，而且可使

16、切削力减小，从而提高加工质量，并延长刀具寿命。合理的切削用量对于刀具耐用度和工件加工质量起着决定性作用。 常规粗加工以及使用小尺寸刀具进行模具粗加工时，适于采用小切深和高进给速度。精加工时，快速精确的刀具运动有利于实现更高的表面加工质量，每程序段的刀具运行轨迹越短，加工轨迹表面尖点高度越小，加工出的零件轮廓越精确。刀具路径的基本参数选择将影响精加工的表面质量。精加工时，如果刀具切削载荷即每齿进给量等于走刀步距增量，可获得最佳的表面加工质量；如果刀具切削载荷与走刀步距增量不相等，则加工的表面比较粗糙。针对不同的零件形状特征型面如平面、坡面、曲面和圆面等，应采用不同的进给量。为获得高精度的轮廓外形

17、，要求进给运动不能出现明显的滞后现象，否则将会导致刀具过热而破损。 4 采用高速高精度的高速加工关键控制技术 采用高速高精度的关键控制技术，有利于保证高速加工的顺利实现。这些关键控制技术有加工残余分析、待加工轨迹监控、自动防过切保护、尖点控制、高精度轮廓控制技术、NURBS插补、进给速度优化、刀具轨迹编辑优化及裁剪修复、刀具轨迹验证等等。 1) 加工残余分析 加工残余分析功能可以分析出每次切削后加工残余的准确位置，允许刀具路径创建上道工序中工件材料没有去除完全的区域。后续加工的刀具路径可在前道工序刀具路径的基础上利用加工残余分析进行优化得到。通过对工件轮廓的某些复杂部分进行加工残余分析，可尽量

18、保持稳定的切削参数，包括保持切削厚度、进给量和切削线速度的一致性。当遇到某处切削深度有可能增加时，能降低进给速度，从而避免负载变化引起刀具偏斜，以及降低加工精度和表面质量。因此，加工残余分析可实现高速加工参数最佳化，使刀具走刀路径适应工件余量的变化，减少加工时间，避免刀具破损及过切和残留现象，从而实现刀具路径的优化。 2) 待加工轨迹监控(look-ahead) 待加工轨迹监控功能(look-ahead)是用于监控待加工刀具路径中由于路径曲率引起的进给速度的不规则过渡，以及轴向加速度过大等不利于高速加工的各种加工条件的变化，实现动态调节进给速度的一种控制方法。CNC控制系统在进行加工控制时通过

19、扫描待加工程序段的数控代码，预览刀具路径上是否有方向变化，并相应地调节进给速度。比如，在高进给速度下，待加工轨迹监控功能监测到拐角时，将自动减小进给速度，以防止刀具过切或出现残留现象。在待加工轨迹的平滑段，再将进给速度迅速提高到最大。这样通过动态调节进给速度，可以优化机床控制系统的动态性能，并获得高的加工精度和表面质量。 3) 尖点控制 高速加工控制器的待加工轨迹监控(look-ahead)功能虽然可以预先了解待加工NC程序段的刀具轨迹，预览刀具轨迹及其走刀方向是否有变化，即是否存在拐角，但对于3D零件上的每个具体的走刀步距和切削余量是无法预知的。 加工复杂的3D型面时，可根据尖点高度来计算N

20、C精加工刀具路径的加工步距，而不是采用恒定的加工步距。采用尖点控制进行高速加工即可实现连续的表面精加工，减少去毛刺或其它手工精加工工序，而且可以根据NC精加工路径动态调整走刀步距，使材料去除率保持恒定，刀具受力状况更加稳定，并使刀具所受到的外界冲击载荷降低到最小。 4) 自动防过切处理 高速加工时，前道工序遗留的加工余量将会导致刀具切削负载突然加大，甚至出现过切和刀具破损现象。过切对于工件的损坏是不可修复的，对于刀具的破坏也是灾难性的。通过自动防过切处理功能，可以保护刀具的切削过程，实现高速加工的安全操作。 5) 高精度轮廓控制 通常，在模具加工中，可采用CAM系统或者其他编程系统的方法，编写

21、子程序进行轮廓加工操作。因而加工信息可能超过CNC中子程序的存储容量，并且可能需要进行多种DNC加工操作。在这种情况下，如果不能保持CNC 高速分配处理与DNC操作的子程序进给速度之间的平衡，子程序将不能及时进行进给操作，而且机床的平滑运动也可能得不到保证。高速加工CNC系统可通过高精度轮廓控制进行高速分配处理和自动加速/减速处理。针对高于常规速度的转速进行处理和分配，可提高加工精度，缩短工作时间。 5 典型型面及难加工型面的高速加工策略 高速加工工艺技术是成功进行高速加工的关键技术之一。如果切削方法选择不当，将加剧刀具的磨损，甚至可能完全达不到高速加工的目的。根据零件轮廓的类型及其复杂程度来

22、选择合适的加工方法，有助于实现优质高效的高速加工。 5.1 典型型面 铣削复杂二维轮廓时，无论是外轮廓或内轮廓，要安排刀具从切向进入轮廓进行加工。当轮廓加工完毕之后，刀具必须沿切线方向继续运动一段距离后再退刀，这样可以避免刀具在工件上的切入点和退出点留下接刀痕。 铣削外圆可采用直线式切向进、退刀。加工内轮廓时，可采取圆弧式切向进、退刀。加工直纹面类工件时，可采用侧铣方式一刀成型。一般立体型面特别是较为平坦的大型表面，可以用大直径端铣刀端面贴近表面进行加工，这样走刀次数少，残余高度小。加工空间受到限制的通道加工和组合曲面的过渡区域加工，可采用较大尺寸的刀具避开干涉，刀具刚性好，有利于提高加工效率

23、与精度。 5.2 难加工型面 深腔加工 加工由薄壁分隔成的深腔型面时，所有的型腔不要一次加工完，而要采取每次只加工一部分的方式，使所有型腔壁在两边都可保持支承。 薄壁加工 立铣刀加工薄壁件时，切削力的作用易导致工件和刀具的变形。因此，加工薄壁件时，采用小轴向切深的重复端铣削，不仅可以获得恒定的刀刃半径和小的切削力，减小工件变形，而且不会出现由于刀具偏心产生的形状误差。此外，快速小切深加工薄壁零件时，加工薄壁任一面的刀具都必须保持一直向下加工，直至越过薄壁开始新的走刀路径。这样可以通过靠近刀具切削处的未切除余量使薄壁在两边都保持支承。 薄底加工 加工无支承的薄底时，应先从支承最少的表面开始加工，

24、刀具在抬刀前一直保持向下加工，并逐步向支承靠近，加工后的底面不可再次与刀具相接触。 6 结语 为提高加工效率、加工质量和刀具寿命，保证高速加工顺利进行，高速加工NC 编程所生成的刀具路径，不仅要满足尺寸和轮廓的高精度要求，同时还需考虑不同加工工序、加工型面形状等加工过程的若干细节问题。根据高速加工的具体需要，优选刀具切入工件的方式和移刀方式，以及优选拐角加工、二次粗加工、笔式铣削、残余铣削、高效率切削法HEM、余摆线加工和插入式加工等加工方法；选择适应高速加工的切削用量；采用高速高精度的关键控制技术；有利于保证高速加工的顺利实现。不锈钢加工对刀具的基本要求2010-05-31 13:17 星期

25、一对刀具几何参数的要求 加工不锈钢时，刀具切削部分的几何形状，一般应从前角、后角方面的选择来考虑。在选择前角时，要考虑卷屑槽型、有无倒棱和刃倾角的正负角度大小等因素。不论何种刀具，加工不锈钢时都必须采用较大的前角。增大刀具的前角可减小切屑切离和清出过程中所遇到的阻力。对后角选择要求不十分严格，但不宜过小，后角过小容易和工件表面产生严重摩擦，使加工表面粗糙度恶化，加速刀具磨损。并且由于强烈摩擦，增强了不锈钢表面加工硬化的效应；刀具后角也不宜过大，后角过大，使刀具的楔角减小，降低了切削刃的强度，加速了刀具的磨损。通常，后角应比加工普通碳钢时适当大些。 对刀具切削部分表面粗糙度的要求 提高刀具切削部

26、分的表面光洁度可减少切屑形成卷曲时的阻力，提高刀具的耐用度。与加工普通碳钢相比较，加工不锈钢时应适当降低切削用量以减缓刀具磨损；同时还要选择适当的冷却润滑液，以便降低切削过程中的切削热和切削力，延长刀具的使用寿命。 对刀杆材料的要求 加工不锈钢时，由于切削力较大，故刀杆必须具备足够的强度和刚性，以免在切削过程中发生颤振和变形。这就要求选用适当大的刀杆截面积，同时还应采用强度较高的材料来制造刀杆，如采用调质处理的45号钢或50号钢。 对刀具切削部分材料的要求 加工不锈钢时，要求刀具切削部分的材料具有较高的耐磨性，并能在较高的温度下保持其切削性能。目前常用的材料有：高速钢和硬质合金。由于高速钢只能

27、在600C以下保持其切削性能，因此不宜用于高速切削，而只适用于在低速情况下加工不锈钢。由于硬质合金比高速钢具有更好的耐热性和耐磨性，因此用硬质合金材料制成的刀具更适合不锈钢的切削加工。 硬质合金分钨钴合金(YG)和钨钴钛合金(YT)两大类。钨钴类合金具有良好的韧性，制成的刀具可以采用较大的前角与刃磨出较为锋利的刃口，在切削过程中切屑易变形，切削轻快，切屑不容易粘刀，所以在一般情况下，用钨钴合金加工不锈钢比较合适。特别是在振动较大的粗加工和断续切削加工情况下更应采用钨钴合金刀片，它不象钨钴钛合金那样硬脆，不易刃磨，易崩刃。钨钴钛合金的红硬性较好，在高温条件下比钨钴合金耐磨，但它的脆性较大，不耐冲

28、击、振动，一般作不锈钢精车用刀具。2 刀具材料牌号的选择 刀具材料的切削性能关系着刀具的耐用度和生产率，刀具材料的工艺性影响着刀具本身的制造与刃磨质量。宜选择硬度高、抗粘结性和韧性好的刀具材料，如YG类硬质合金，最好不要选用YT类硬质合金，尤其是在加工1Gr18Ni9Ti奥氏体不锈钢应绝对避免选用YT类硬质合金，因为不锈钢中的钛(Ti)和YT类硬质合金中的Ti产生亲合作用，切屑容易把合金中的Ti带走，促使刀具磨损加剧。生产实践表明，选用YG532、YG813及YW2三种牌号材料加工不锈钢具有较好的加工效果。三种硬质合金牌号的性能比较牌号 密度g/cm 抗弯强度Mpa 硬度HRA 性能即用途 相

29、当于ISOYG532 14 1760 91.5 红硬性高，韧性好，抗粘能力强，适用于奥氏体、马氏体不锈钢、无磁钢、高温合金钢等大型工件的粗、精加工；合金耐用度高，高温性好，被加工工件表面质量高。 K10K20M20YG813 14.0514.1 1570 91 耐磨性好，有较高的抗弯强度和抗粘结能力，适于高温合金钢；对容易产生加工冷作硬化现象的奥氏体不锈钢、高锰钢等，加工效果优于YW2。 K10K20M20YW2 12.413.5 1320 90.5 使用强度高，红硬性较好，能承受较大的冲击载荷。适用于耐热钢、高锰钢、不锈钢等材料的粗、精加工。 M203 刀具几何参数的选择 前角的选择 从切削

30、热的产生和散热方面说，增大前角可减小切削热的产生，切削温度不致于太高，但前角过大则因刀头散热体积减小，切削温度反而升高。减小前角可改善刀头散热条件，切削温度有可能降低，但前角过小，则切削变形严重，切削产生的热量不易散掉。实践表明，取前角go=1520最为合适。 后角的选择 粗加工时，对强力切削的刀具则要求切削刃口强度高，则应取较小的后角；精加工时，其刀具磨损主要发生在切削刃区和后刀面上，对于不锈钢这种易出现加工硬化的材料，其后刀面摩擦对加工表面质量及刀具磨损影响较大，合理的后角应为：加工奥氏体不锈钢(185HB以下)，其后角可取68；加工马氏体不锈钢(250HB以上)，其后角取68；加工马氏体

31、不锈钢(250HB以下)，其后角为610为宜。 刃倾角的选择 刃倾角的大小和方向，确定了流屑的方向，合理选择刃倾角ls，通常取-1020为宜。在微量精车外圆、精车孔、精刨平面时，应采用大刃倾角刀具：应取ls4575。4 切削用量的选择 为了抑制积屑瘤和鳞刺的产生，提高表面质量，用硬质合金刀具进行加工时，切削用量要比车削一般碳钢类工件稍低些，特别是切削速度不宜过高，一般推荐切削速度Vc=6080m/min，切削深度为ap=47mm，进给量f=0.150.6mm/r为宜。加工中心刀具选用2010-06-24 13:06 星期四加工中心所用的刀具是由通用刀具（又称工作头或刀头）和与加工中心主轴前端锥

32、孔配套的刀柄等组成。在应用中，要根据加工中心机床的要求、夹具的要求、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具。刀具选择总的原则是：刀具的安装和调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在保证安全和满足加工要求的前提下，刀具长度应尽可能短，以提高刀具的刚性。在加工中心机床上，各种刀具分别装在刀库中，按程序的规定进行自动换刀。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的刀具能迅速、准确地装到机床主轴上。编程人员应充分了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。加工中心机床所用的刀具必须适应加工中心高速、高效和自动化程度高的特点，

33、其刀柄部分要联接通用刀具并装在机床主轴上，由于加工中心类型不同，其刀柄柄部的型式及尺寸不尽相同。JT（ISO7388）表示加工中心机床用的锥柄柄部（带有机械手夹持槽），其后面的数字为相应的ISO锥度号，如50、45、和40分别代表大端直径为69.85、57.15和44.45毫米的7：24锥度。ST（ISO297）表示一般数控机床用的锥柄柄部（没有机械手夹持槽），数字意义与JT类相同。BT（MAS403）表示用于日本标准MAS403的带有机械手夹持槽联接。加工中心刀具的刀柄分为整体式工具系统和模块式工具系统两大类。模块式工具系统由于其定位精度高，装卸方便，连接刚性好，具有良好的抗振性，是目前用得

34、较多的一种型式，它由刀柄、中间接杆以及工作头组成。它具有单圆柱定心，径向销钉锁紧的联接特点，它的一部分为孔，而另一部分为轴，两者之间进行插入连接，构成一个刚性刀柄，一端和机床主轴连接，另一端安装上各种可转位刀具便构成一个工具系统。根据加工中心类型，可以选择莫氏及公制锥柄。中间接杆有等径和变径两类，根据不同的内外径及长度将刀柄和工作头模块相联接。工作头有可转位钻头、粗镗刀、精镗刀、扩孔钻、立铣刀、面铣刀、弹簧夹头、丝锥夹头、莫氏锥孔接杆、圆柱柄刀具接杆等多种类型。可以根椐不同的加工工件尺寸和工艺方法，按需要组合成铣、钻、镗、铰、攻丝等各类工具进行切削加工。通用刀具根据制造所用的材料可分为以下几种

35、：（1）高速钢刀具；（2）硬质合金刀具；（3）金刚石刀具；（4）其他材料刀具，如陶瓷刀具等。刀具的切削过程是非常复杂的，影响因素很多。在铣削加工时，刀具材料的性能、刀具类型、刀具几何参数、切削速度、切削深度和进给量等都影响切削力，从而影响整个工艺系统，最终影响加工精度和质量。在加工中心机床上进行加工，其主轴转速比普通机床的主轴转速一般至少要高1到2倍，因此，在加工中心上进行铣加工，选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。平面铣削应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般采用二次走刀，第一次走刀最好用端铣刀粗铣，沿工件表面连续走刀。选好每次走刀的宽度和铣刀的直径，使接痕不影响精铣精

36、度。因此，加工余量大又不均匀时，铣刀直径要选小些。精加工时，铣刀直径要选大些，最好能够包容加工面的整个宽度。在实际工作中，平面的半精加工和精加工，一般用可转位密齿面铣刀，可以达到理想的表面加工质量，甚至可以实现以铣代磨。密布的刀齿使进给速度大大提高，从而提高切削效率。精切平面时，可以设置2到4个刀齿。可转位螺旋立铣刀适用于高效率粗铣大型工件的台阶面、立面及大型槽的加工。如更换不同牌号的刀片，可加工钢、铸铁、铸钢、耐热钢等多种材料。硬质合金螺旋齿立铣刀是一种用于加工铸铁、钢件、有色金属的精加工刀具，刀片一般为焊接式。镶硬质合金刀片的端铣刀和立铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。为了提高槽宽的加工

37、精度，减少铣刀的种类，加工时采用直径比槽宽小的铣刀，先铣槽的中间部分，然后再利用刀具半径补偿（或称直径补偿）功能对槽的两边进行铣加工。铣削盘类零件的周边轮廓一般采用立铣刀。所用的立铣刀的刀具半径一定要小于零件内轮廓的最小曲率半径。一般取最小曲率半径的0.8到0.9倍即可。零件的加工高度（Z方向的吃刀深度）最好不要超过刀具的半径。若是铣毛坯面时，最好选用硬质合金波纹立铣刀，它在机床、刀具、工件系统允许的情况下，可以进行强力切削。加工中心上用的立铣刀一般有三种形式：球头刀（R=r）、端铣刀（r=0）和R刀（r图1 立铣刀结构示意图加工空间曲面和变斜角轮廓外形时，由于球头刀具的球面端部切削速度为零，

38、而且在走刀时，每两行刀位之间，加工表面不可能重叠，总存在没有被加工去除的部分，每两行刀位之间的距离越大，没有被加工去除的部分就越多，其高度（通常称为“残留高度”） 就越高，加工出来的表面与理论表面的误差就越大，表面质量也就越差。加工精度要求越高，走刀步长和切削行距越小，编程效率越低。因此，应在满足加工精度要求的前提下，尽量加大走刀步长和行距，以提高编程和加工效率。而在两轴及两轴半加工中，为提高效率，应尽量采用端铣刀，由于相同的加工参数，利用球头刀加工会留下较大的残留高度。因此，在保证不发生干涉和工件不被过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀或R刀（带圆角的立铣刀）。不过

39、，由于平头立铣刀和球头刀的加工效果是明显不同的，当曲面形状复杂时，为了避免干涉，建议使用球头刀，调整好加工参数也可以达到较好的加工效果。在选择刀刃长度和刀杆长度时，应考虑机床的情况及零件的尺寸是否会干涉。在可能的情况下，应尽量选短一些，以提高刀具的刚度。钻孔时，要用中心钻打中心孔，用以引正钻头。先用较小的钻头钻孔至所需深度Z，再用较大的钻头进行钻孔，最后用所需的钻头进行加工，以保证孔的精度。在进行较深的孔加工时，特别要注意钻头的冷却和排屑问题，一般利用深孔钻削循环指令G83进行编程，可以工进一段后，钻头快速退出工件进行排屑和冷却，再工进，再进行冷却和排屑直至孔深钻削完成。若工件为铸件，则不能使

40、用冷却液。在选用刀具进行编程时，应注意区分刀尖和刀心，两者均是刀具的对称轴上的点，其间差一个刀角半径。图2 三种形式的立铣刀的刀心和刀尖实际应用时，要规定刀具的结构尺寸，在刀具装到机床上之前，应根据编程时确定的参数，在机外的预调装置中调整到所需的尺寸。下面利用CAXA制造工程师软件中“铣刀参数”对刀具参数进行说明。图3 铣刀参数设置对话框（1）当前铣刀名 为当前铣刀的名称，用于刀具标识和列表，刀具名是唯一的。通过下拉列表，可以显示刀具库中的所有刀具，并可在列表中选择当前刀具。（2）刀具号 刀具安装在加工中心机床的刀具库中的刀位号。用于后置处理的自动换刀指令。刀具号唯一。（3）刀具补偿号 刀具补

41、偿值的序列号，其值可以与刀具号不一致。（4）刀具半径 刀具的半径值。该参数用于确定刀具半径补偿的量。（5）刀角半径 刀具的刀角半径，应不大于刀具半径。（6）刀刃有效长度 刀具的刀杆可用于切削部分的长度。（7）刀杆长度 刀尖到刀柄之间的距离。刀杆长度应大于刀刃有效长度。并且一般刀杆长度要大于工件总切深。如果不大于总切深，一定要检查刀柄是否会与工件相接触。（8）增加刀具 用于增加刀具到软件系统的刀具库中，并非加工中心机床的刀具库。单击“增加铣刀”按钮弹出“增加铣刀”对话框输入增加的铣刀的名称单击“确定”可以修改刀具的各个参数，如图4所示。图4 增加铣刀对话框（9）删除当前刀具 删除CAXA系统的刀

42、具库中不需要的刀具。而不是删除机床刀具库中的刀具。选择需删除的刀具鼠标单击“删除当前铣刀”按钮按“确认”按钮后，该刀具即被删除，如图5所示。图5 删除铣刀对话框（10）预显刀具参数 修改刀具参数后，按“预显刀具参数”按钮可显示参数修改后刀具的形状。加工中心机床刀具是一个较复杂的系统，如何根据实际情况进行正确选用，是编程人员必须掌握的。只有对加工中心刀具结构和选用有充分的了解和认识，在实际工作中才能灵活运用，提高工作效率和安全生产。优选走刀方式2010-11-16 12:41 星期二1) 进、退刀 高速加工时，刀具切入工件的方式，不仅影响加工质量，同时也直接关系到加工的安全。刀具高速切削工件时，

43、工件将对刀具产生一定的作用力。此外，刀具以全切深和满进给速度切入工件将会缩短刀具寿命。通过较平缓地增加切削载荷，并保持连续的切削载荷，可以达到保护刀具的目的。确定刀具、进退刀方式时，应注意在切入工件时尽量采用沿轮廓的切向或斜向切入的方式缓慢切入工件(比如：直线式切入和螺旋式切入)，以保持刀具轨迹光顺平滑。 斜线和螺旋式切入方式适用于简单型腔的粗加工。加工表面质量和精度要求高的复杂型面时，采用沿曲面的切矢量方向或螺旋式进、退刀，这样刀具将不会在工件表面的进退刀处留下驻刀痕迹，从而获得高的表面加工质量。对于深腔件的加工，螺旋式切入是一种比较理想的进刀方式，采用相同或不同半径的螺旋路径，自内向外地逐

44、步切除型腔材料，非常适合深腔件的高速加工。 2) 移刀 高速加工中的移刀是指在高进给速度时相邻刀具路径间有效过渡的连接方式。平行线扫描表面加工是精加工复杂型面的一种手段。但是这种方法容易在每条刀具路径的末端造成进给量的突然变化。进给速度适中时，在扫描路径之间采用简单的环型刀具路径可以适当缓解拐角处进给量的突然变化。但是，进给速度较高时，这种简单的环型运动仍然太突然。这种情况下，在扫描路径间采用“高尔夫球棒”式移刀则更为有效。 3) 拐角加工 如何实现高效率的拐角加工，也是优化刀具路径的一个重要方面。加工工件的内锐角时，刀具路径可采用圆角或圆弧走刀，并相应地减小进给速度，这样在加工拐角时可以得到

45、光滑的刀具轨迹，并可保持连续的高进给速度及加工过程的平稳性。然后拐角的残留余量可通过再加工工序去除。 4) 重复加工 重复加工是对零件的残留余量进行针对性加工的加工方法。在高速加工中，重复加工主要应用于二次粗加工以及笔式铣削和残余铣削。 采用二次粗加工时，先进行初始粗加工，然后根据加工后的形状计算二次粗加工的加工余量。在等高线粗加工中，由于零件上存在斜面，加工后会在斜面上留下台阶，从而导致残留余量不均匀，并引起刀具载荷不均匀。采用二次粗加工，可使用不同于初始粗加工的方法平行线法、螺旋线法等，来获得均匀余量。这样可以更有效地保持刀具进行连续切削，减少空走刀，并提高精加工的加工效率。11专业相关+