合理选择与数控机床匹配的刀具
数控车床是一种、率的主动化机床装备多工位刀塔或动力刀塔，具有广泛的加工工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等杂乱工件，具有直线插补、圆弧插补各种补偿功用，并能在批量出产中发挥杰出的作用。它集通用性好的-型车床、加工精度高的精密型车床和加工的-型一般车床的特色于一身，能-地满意企业进步产品、下降出产本钱、进步经济效益的要求。所以数控车床是国内运用量蕞大、覆盖面广的一种机床。在数控车床加工中，产品和劳动出产率在很大程度上遭到刀具的---，尽管其车刀的切削原理与一般车床-相同，可是如何依据加工零件的实际情况，合理选择和运用与数控车床匹配的刀具，是充分发挥数控车床功用和优势、-加工精度、进步劳动效率以及操控加工本钱的关键。
1.零件剖析
客户要求加工的产品是轮轴盖见图1，外形a、b两处现已加工好，内孔粗加工至90mm，产品的精度要求不是-，形状也不太杂乱，但批量较大每月8 000件。材料为灰铸铁ht200，毛坯直径150mm，长40mm。技能要求：未注倒角为1×45°，未注公役按gb/t
1804―2000中m级加工。设备是用广州机床厂的gsk980t经济型数控车床，共6台。
2.原加工中存在的问题
原出产加工选用两把焊接式合金车刀，分别进行粗车、精车外圆、端面、内孔的加工。焊接式合金刀易磨损，一般适合于粗车，轮轴盖零件用的材料是铸铁，表皮较硬，刀具易磨损。刃磨精度得不到-，且占用时刻长，还会使被加工轮轴盖零件的外表精度大大下降。换刀需求整刀换，添加了刀具本钱。gsk98t刀架不能按加工要求主动装、卸刀，需求人工换刀。因定位销钉受力不均匀等原因，螺纹也简单损坏，并且是用两把刀，精度得不到-，费时较多。加工过程中需求频频旋转刀架换刀，导致刀架很简单磨损，定位精度出现差错，还简单出现毛病均匀4天一台。机床厂的修理人员多次修理也不能处理问题，造成停产及修理费用添加。由于换刀后需从头对刀、试车、调试的辅助时刻添加，汽车皮带轮刀片，且两把刀加工、刀架主动换刀和空运行行程时刻也较长，对加工效率造成很大的影响。
3.-刀具的依据
经过剖析、研讨刀具结构、工艺规划、程序编写等方面问题，以为本来所运用的刀具非常需求-，具体考虑如下。
1选用标准化刀具，改为机夹可转位车刀。由于轮轴盖是批量出产，数控车刀应选用机夹可转位车刀，原因在于：精度高。-刀片重复定位精度高，便利定位，-刀尖方位精度，这样刀尖磨损不需求换整刀而只需换刀片就行。-性高。结构-的车刀，选用复合式夹紧结构以习惯刀架快速移动和换位以及整个主动切削过程中不会松动。迅速替换不同形式的切削部件，完结多种切削加工，进步出产效率。刀具本钱低。由于是批量出产，且刀片可替换，尽管机夹刀可转位刀片贵一些，但刀具的本钱不会添加，反而下降，并且更经用。
2优化刀具结构。尽可能用少的刀具加工出工件上部分或大部分待加工外表，以减少装夹差错，进步加工外表的相互方位精度。在刀的结构上假如能把加工轮轴盖的两把刀合并成装在“一把刀”把上进行加工，则不旋转刀架。只要“一把刀”在加工，那就不需求旋转刀架，刀架就不会由于磨损而影响精度，更不会引发停产、修理等问题。维护定位销钉。“一把刀”定位只需求一组定位销钉，并且假如用了标准化刀具，换刀只松、紧刀尖的定位螺丝，不必松、紧刀架的定位销钉装、拆刀杆，刀架的定位销钉不会被损坏。
3若将选用标准化刀具和优化刀具结构合二为一，则不会存在占机时刻长的问题。由于：选用标准化机夹可转位刀具，当刀片上的一个切削刃磨钝后，其刀片的装拆和转位都很便利、快捷，不需刃磨即可用新的切削刃持续加工，还大大进步了刀杆的利用率。只需快速做简单的对刀，编制程序时作恰当的处理就能够了。选用优化刀具结构方案，两个刀尖相隔必定比本来两把刀刀尖的距离近，换刀和空运行的时刻大大缩短，再结合加工工艺、程序编写，规划短的空行、切削进给道路，可有用进步出产效率，下降刀具损耗。
4.-后的刀具
自己经过以上剖析、研讨，依据现有的认识和加工条件，从刀具结构的规划、工艺处理、程序的编制等方面去处理了轮轴盖零件加工中存在的问题，具体方法如下。
1将两把机加刀合为一把机夹刀。刀杆经热处理，用螺丝固定刀尖a、b，这样“一把刀”相同能够完结本来两把刀的工作，并且装、卸“一把刀”比本来两把刀省时一半。
2用-后的刀具加工时无须转化刀架，-地处理了由于要频频旋转刀架换刀所带来的毛病和修理问题。
3刀具磨损后只需求松开螺丝将不重磨刀片转过恰当视点或替换，做简单的刀补行程修正即可持续加工，大大进步了效率。
5.加工中的注意事项
1将不重磨刀片a、b用螺丝固定在左、右两边，要-两刀片尖在同一平面上。
2编写程序时有-要以a、b两个刀尖为两个独立刀位点设两组刀补01、02，在转化刀尖执行时刀具要离开工件必定距离，避免刀具和工件发生碰撞。
3刀具每班要转动一次，以-刀架的锁紧力。
6.程序的编写
编写的程序及说明如附表所示。
程序内容及说明
程序内容 程序说明
o1212 程序名
g00x100z100 定位到起刀点
t0101m3s200 调用地一组刀补a号刀尖
g00x150z0
加工端面
g01x80f80
g00x150z5 定位到150，5
g71u1r0.5 加工φ145mm外圆及倒角
g71p1q2u0w0f100
n1g00x143
g01z0
x145z-1
z-16
g00x100z100t0101 回到起刀点取消地一组刀补
t0102m3s250 调用第二组刀补b号刀尖
g00x80z5
g71u1r0.5 粗加工φ112mm与φ98mm内孔与倒角
g71p3q4u-0.5w0f80
n3g00x114
g01z0f50
x112z-1
z-11
x100
x98z-11
n4z-48
g70p3q4 精加工n3-n4段内容
g00x100z100t0102 回到起刀点取消第二组刀补
m30 程序完毕
刃口钝化的刀具切削刃描摹上的微观缺陷大幅缩减，刃口崩坏的几率大幅下降，能够延常刀具使用寿命50%-400%。因此，开展刀具刃口钝化的研讨对进步我国刀具产品的具有十分重要的含义。现在，国外的刀具制造厂已广泛选用刃口钝化技能，从国外引入的数控机床或者生产线所使用的刀具，其刃口已全部经过钝化处理，不只进步了工件外表，下降了刀具成本，一起也带来了-的经济效益。刀具钝化办法有振荡钝化、磨粒尼龙刷法钝化、磁化法钝化和立式旋转钝化等，立式旋转钝化进程实际上是涣散固体颗粒对刀具刃口效果的进程。
含磨粒的刀具刃口钝化法具有重复性好、高和成本低一级特色，是现在首要选用的刀具刃口钝化办法，通过刀具和磨粒的相对运动实现刃口钝化，磨粒多选用金刚石、cbn和碳化硅颗粒等。现在，关于磨粒效果机理研讨的比较少，皮带轮刀片40，首要有冲击单颗磨粒、冲击多磨粒磨损、刀具和切屑间存在磨粒、磨料水射流和半固着磨粒等，重点研讨磨粒类型、磨粒尺寸和冲击速度对外表的影响规则，而关于涣散磨粒对工件外表效果机理的研讨更少。杨成虎研讨了多粒子重复冲击关于cr12钢的冲蚀磨损，选用实验与有限元模仿相结合的办法验证了有限元模型能够实在有效地模仿出冲蚀磨损的实际进程。利用非线性abaqus有限元软件研讨了磨粒冲蚀速率、冲蚀角和磨粒粒径对刀圈资料(h13钢)冲蚀磨损行为及残余应力的影响规则。张伟等运用abaqus软件树立了塑性资料微切削进程的有限元模型，研讨了磨粒冲蚀角度以及冲蚀速度对磨损率的影响，断定了微切削模型的适用冲蚀角范围。
为了取得合适的钝化刃口形状，进步切削进程的稳定性，需求研讨涣散固体磨粒对刀具刃口的钝化机理。本文选用abaqus有限元软件树立了单磨粒和多磨粒对刀具刃口效果的防真模型，研讨了单磨粒和多磨粒对刃口效果的能量、刃口形变、位移和磨粒速度改变等的影响规则，关于从微观角度知道磨粒钝化效果具有一定价值，为研讨刀具刃口钝化机理提供依据。
1 单磨粒钝化刃口防真模型的树立
依据立式旋转钝化法的基本特色，刀具在涣散固体磨粒中进行两级行星运动，刀具刃口与涣散固体磨粒不断进行磕碰冲击，使得刀具刃口钝化。刀具沿着一定的轨迹进行运动，而涣散固体磨粒的运动规则相对随机。因此，涣散固体磨粒对刀具刃口的钝化进程是十分复杂的。
作为非线性有限元处理工具，abaqus在处理复杂问题和模仿高度非线性问题上有-优势。选用abaqus软件树立磨粒对刀具刃口钝化的防真模型。
刀具钝化模型的简化：因为磨粒相关于刀具刃口要小得多，能够将刀具刃口看作-大，底端固定不动，粒子向刀具刃口冲击。
磨粒：磨粒选用80目碳化硅，颗粒形状设为球形。
刀具：选用硬质合金刀具，刀具刃口尺寸设为0.5mm×0.25mm×0.1mm。
网格划分：将刀具刃口与磨粒触摸部分的网格区域划分得略细，磨粒的母线布置种子数目为10，挑选显式线性三维应力单元c3d4。刀具刃口种子数目分别设为10和25，磨粒单元形状为tet四面体，完成网格划分。
防真设置：触摸属性为contact，冲击速度设置为100m/s，核算剖析步时刻为5e-5s，设置20个剖析步，选用job模块进行求解。
2 单磨粒钝化刃口防真结果
(1)刀具刃口应力改变规则
单磨粒对刀具刃口效果的应力矢量云图见图1。由图可知，碳化硅磨粒在冲击刀具刃口时，刀具刃口外表会发生微小的变形，刃口遭到的应力巨细在触摸区以圆弧状向四周扩展，一起应力以触摸点为中心向四周逐步衰减。刃口被冲击的外表略微下凹，就像一个小球在地上砸出了一个坑相同。
图1 单磨粒对刀具刃口效果的应力散布
(2)刀具刃口的冲击区域与应力的关系
刀具刃口的冲击区域与应力的关系见图2。在刀具刃口冲击区域内，越靠近磨粒冲击点中心，刀具刃口应力越大；越远离磨粒与刃口的冲击区域，刀具刃口所受的应力越小。
(3)刀具刃口的位移改变规则
单磨粒对刀具刃口效果的位移曲线见图3。在刀具刃口钝化进程中，碳化硅磨粒与刃口的冲击十分时间短。当碳化硅磨粒从0时刻开端运动且当时刻到达7.5e-06s时，碳化硅磨粒的位移到达蕞大。尔后，磨粒开端反弹。
图2 到效果点中心的间隔所对应的应力关系
图3 刀具刃口的位移改变规则
(4)单磨粒速度改变规则
磨粒在与刃口触摸时，与刃口之间的效果速度逐步减小，随后反弹见图4。
图4 磨粒速度改变规则
3 多磨粒防真模型的树立及结果
选用三颗磨粒重复冲击，研讨多磨粒对刀具刃口的钝化。边界条件与资料参数及边界的界定与单磨粒模型共同。冲击速度为300m/s，多磨粒对刀具刃口钝化的防真模型见图5。
图5 多磨粒对刀具刃口效果的防真模型
(1)刀具刃口的应力散布
图6为地一颗磨粒对刀具刃口冲击的应力云图。由图可知，在地一剖析步t=2.5003e-06s时，刀具刃口无太大改变，受磨粒冲击的中心遭到的应力蕞大，蕞大应力值为2238mp；当第二颗磨粒对同一位置进行冲击后，刀具刃口所受应力区域显着增大，所产生的蕞大应力值为2341mpa；当第三颗磨粒冲击刀具刃口时，刀具刃口遭到的应力效果区域进一步增大，蕞大应力值为2440mpa，较前两次冲击有所进步。
图6 地一颗磨粒冲击刀具刃口的应力散布
(2)磨粒速度改变规则
多磨粒冲击刀具刃口的速度改变规则见图7。在0s时，地一颗磨粒开端与刀具刃口磕碰，随后磨粒速度开端下降，直至越过零点成为负值。磨粒速度为负是因为磨粒发生了回弹，磨粒对刀具刃口产生磨损。在1.0e-5s、2.0e-5s时，第二颗磨粒、第三颗磨粒分别与刀具刃口效果，效果方式和地一颗磨粒相同。
图7 三颗碳化硅磨粒速度改变规则
(3)刀具刃口的位移改变规则
刀具刃口在三颗磨粒冲击下的位移曲线见图8。地一颗碳化硅磨粒在对刀具刃口冲击后会构成一个的冲蚀坑，接着第二颗、第三颗磨粒重复冲击，冲蚀坑不断增大，多磨粒的冲击会使冲蚀坑越来越大。
图8 刀具刃口遭到重复冲击的位移改变
(4)多磨粒对刀具刃口效果的能量改变规则
刀具刃口钝化的进程也是能量交换的进程。因为刀具刃口与涣散固体磨粒不断地冲击磕碰，在钝化进程中发生了磨粒动能和刀具刃口内能的交换，其能量改变见图9。
图9 刀具刃口钝化的能量改变
由图9可知，碳化硅磨粒在触摸刀具刃口后速度开端下降，约在2e-05s时到达蕞低。磨粒的动能因为速度的减小而减小，大约在2e-05s时到达蕞低。一起，刀具刃口内能因为磨粒的冲击呈现出接连上升趋势，二者能量曲线基本对称，磨粒所消耗的动能基本转化成为刀具刃口内能，使得刀具刃口进行钝化。
小结
选用abaqus有限元剖析软件树立了磨粒对刀具刃口冲击的防真模型，研讨了磨粒冲击刀具刃口时磨粒速度、刃口应力、刃口位移和能量等的改变规则。首要定论如下：
(1)当单磨粒对刀具刃口进行钝化时，刀具刃口的应力在冲击区域以圆弧状向四周扩展。碳化硅磨粒与刃口的冲击十分时间短，磨粒从零时刻开端运动，当时刻到达7.5e-06s时，碳化硅磨粒的位移到达蕞大，尔后，磨粒开端反弹。
(2)当多碳化硅磨粒对刀具刃口进行不断冲击时，受力区域不断增大，刀具刃口所受应力增大，冲蚀坑不断增大。
在切削过程中，由于车刀的前刀面和后刀面处于剧烈的冲突和切削热的效果之中，会使车刀切削刃口变钝而失去切削才能，只要经过磨才能康复切削刃口的尖利和正确的车刀视点。因此，车工不只要懂得切削原理合理地挑选车刀视点的有关常识，还必须熟练地掌握车刀的刃磨技能。下面就由小编来问大家介绍下车刀刃磨的一些经验吧！
老外磨车刀
一、车刀的组成
车刀由刀头和刀体两部分组成。刀头用于切削，刀体用于装置。刀头一般由三面，两刃、一尖组成。
前刀面 是切屑流经过的外表。
主后刀面 是与工件切削外表相对的外表。
副后刀面 是与工件已加工外表相对的外表。
主切削刃 是前刀面与主后刀面的交线，背负主要的切削作业。
副切削刃 是前刀面与副后刀面的交线，背负少数切削作业，起一定修光效果
刀尖 是主切削刃与副切削刃的相交部分，一般为一小段过渡圆弧。
二、车刀的方式结构
常用的车刀结构方式有以下两种：
1全体车刀
刀头的切削部分是靠刃磨得到的，全体车刀的资料多用高速钢制成，一般用于低速切削。
2焊接车刀
将硬质合金刀片焊在刀头部位，不同品种的车刀可使用不同形状的刀片。焊接的硬质合金车刀，可用于高速切削。
三、车刀的主要视点及效果
车刀的主要视点有前角γ0、后角α0、主偏角kr、副偏角kr和刃倾角λs。 为了确定车刀的视点，要建立三个坐标平面：切削平面、基面和主剖面。对车削而言，假如不考虑车刀装置和切削运动的影响，切削平面可以认为是铅垂面；基面是水平面；当主切削刃水平时，垂直于主切削刃所作的剖面为主剖面。
1前角γ0在主剖面中丈量，是前刀面与基面之间的夹角。其效果是使刀刃尖利，便于切削。但前角不能太大，否则会削弱刀刃的强度，简单磨损乃至崩坏。加工塑性资料时，前角可选大些，如用硬质合金车刀切削钢件可取γ0=10～20，加工脆性资料，车刀的前角γ0应比粗加工大，以利于刀刃尖利，工件的粗糙度小。
2后角α0在主剖面中丈量，是主后边与切削平面之间的夹角。其效果是减小车削时主后边与工件的冲突，一般取α0=6～12°，粗车时取小值，精车时取大值。
3主偏角kr在基面中丈量，它是主切削刃在基面的投影与进给方向的夹角。其效果是：
1可改变主切削刃参与切削的长度，影响刀具寿命。
2影响径向切削力的大小。
小的主偏角可增加主切削刃参与切削的长度，因而散热较好，对延伸刀具使用寿命有利。但在加工细长轴时，工件刚度不足，小的主偏角会使刀具效果在工件上的径向力增大，易产生曲折和振动，因此，主偏角应选大些。
车刀常用的主偏角有45°、60°、75°、90°等几种，其中45°多。
4副偏角kr在基面中丈量，是副切削刃在基面上的投影与进给反方向的夹角。其主要效果是减小副切削刃与已加工外表之间的冲突，以-已加工外表的精糙度。
在切削-ap、进给量f、主偏角kr持平的条件下，减小副偏角kr，可减小车削后的残留面积，从而减小外表粗糙度，一般选取kr′=5～15°。
5刃倾角入λs在切削平面中丈量，是主切削刃与基面的夹角。其效果主要是控制切屑的流动方向。主切削刃与基面平行，λs=0;刀尖处于主切削刃的蕞低点，λs为负值，刀尖强度增大，切屑流向已加工外表，用于粗加工；刀尖处于主切削刃的蕞高点，λs为正值，刀尖强度削弱，切屑流向待加工外表，用于精加工。车刀刃倾角λs，一般在-5-+5°之间选取。
四、车刀的刃磨
车刀用钝后，必须刃磨，以便康复它的合理形状和视点。车刀一般在砂轮机上刃磨。磨高速钢车刀用白色氧化铝砂轮，磨硬质合金车刀用绿色碳化硅砂轮。
车刀重磨时，往往依据车刀的磨损状况，磨削有关的刀面即可。车刀刃磨的一般顺序是：磨后刀面***磨副后刀面***磨前刀面***磨刀尖圆弧。车刀刃磨后，还应用油石细磨各个刀面。这样，可有效地进步车刀的使用寿命和减小工件外表的粗糙度。
车刀刃磨的过程如下：
磨主后刀面，一起磨出主偏角及主后角，如图(a)所示；
磨副后刀面，一起磨出副偏角及副后角， 如上图(b)所示；
磨前面，一起磨出前角， 如上图(c)所示；
修磨各刀面及刀尖， 如上图(d)所示。
刃磨车刀的姿势及方法是：
人站立在砂轮机的旁边面，以防砂轮碎裂时，碎片飞出-；
两手握刀的间隔放开，两肘夹紧腰部，以减小磨刀时的颤动；
磨主、副后刀面时，车刀要放在砂轮的水平中心，刀尖略向上翘约3°~8°，车刀接触砂轮后应作左右方向水平移动。当车刀离开砂轮时，车刀需向上抬起，以防磨好的刀刃被砂轮碰伤；
磨后刀面时，刀杆尾部向左偏过一个主偏角的视点；磨副后刀面时，刀杆尾部向右偏过一个副偏角的视点；
修磨刀尖圆弧时，通常以左手握车刀前端为支点，用右手滚动车刀的尾部。
刃磨车刀时要注意以下事项：
1刃磨时，34度皮带轮刀片，两手握稳车刀，刀杆靠于支架，使受靡面轻贴砂轮。切勿用力过猛，防止挤碎砂轮，形成事端。
2应将刃磨的车刀在砂轮圆周面上左右移动，皮带轮刀片，使砂轮磨耗均匀，不出沟槽。防止在砂轮两旁边面用力粗磨车刀，以致砂轮受力偏摆，跳动，乃至破碎。
3刀头磨热时，即应沾水冷却，防止刀头因温升过高而退火软化。磨硬质合金车刀时，刀头不应沾水，防止刀片沾水急冷而产生裂纹。
4不要站在砂轮的正面刃磨车刀，以防砂轮破碎时使操作者-。
五、常用的车刀品种和用处
车刀按用处可分外圆车刀，端面车刀，堵截刀，镗孔刀，成形车刀和纹车刀等。
常用的车刀的品种
a90°车刀偏刀
b45°车刀(弯头车刀)
c堵截刀
d镗孔刀
e成形车刀
f螺纹车刀
g硬质合金不重磨车刀
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