数控车床加工刀具的改进

1、数控车床加工刀具的改进摘要:本文就经济型数控车床批量加工中存在的刀架由于需要频繁换刀从而带来各种问题,就自己在实际加工中从刀具的材料、刀具的设计、加工方法、程序的处理等方面去解决问题方法作一叙述。关键词:数控车床程序刀架刀具前言:数控车床是数字程序控制车床的简称,它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型普通车床的特点于一身,能很好地满足了企业要提高产品质量、降低生产成本、提高经济效益的要求。所以数控车床是国内使用量最大、覆盖面最广的一种机床,特别是珠江三角也在广泛使用。在数控车床加工中,产品质量和劳动生产率在相当大的程度上受刀具的制约,虽然其车刀的切削原理与普通车床

2、基本相同。但由于数控加工的特性,根据加工零件的实际,正确选择和使用与数控车床匹配的刀具是充分发挥数控车床功能和优势、保证加工精度、提高劳动效率以及控制加工成本的关键。论文内容:如在一次的校企合作中,企业来料加工产品是端盖(如图1,盘类零件,外形A、B已经加工好,内孔粗加工,产品的精度要求不是很高,形状也不大复杂,但批量较大(每月5000件,数控车床是用广州机床厂的GSK980T(经济型,共5台。内孔粗加工至90材料说明:灰口铸铁毛坯直径150 长40技术要求: 1、未注倒角12、未注公差按1804-加工注明:、两处已经加工好 全部图1一、 原加工所使用的刀具当时厂家提供两把焊接式(YG8合金车

3、刀,分别进行粗车、精车外圆、端面、内孔的加工。二、分析原来刀具存在的问题:刀具材料:焊接式(YG8合金刀易磨损。端盖零件用的材料是铸铁,表皮较硬,刀具易磨损。刃磨精度得不到保证,且占用时间,还会使被加工端盖零件的表面精度大大下降,同时加剧刀具磨损,形成恶性循环。换刀频繁。焊接式(YG8合金刀磨损快,换刀需要整刀换,增加刀具成本;GSK98T 刀架不能按加工要求自动装、卸刀,需要换刀时人工进行,因定位销钉受力不均匀等原因,螺纹也容易损坏,而且是用两把刀,精度得不到保证,费时较多。刀架易坏。加工过程中需要频繁旋转刀架换刀,导致刀架磨损,定位精度出现偏差,还出现故障(平均4天一台。机床厂的维修人员多

4、次上门维修(维修费400元/次也不能解决问题,造成停产及维修费用增加。占机时间长。由于换刀后需重新对刀、试车、调试的辅助时间增加;且两把刀加工、刀架自动换刀和空运行行程时间也较长,大大降低加工效率降低。三、改进刀具的依据从上述问题可以看出,加工端盖零件涉及刀片材料、刀具结构、工艺设计、程序编写等方面问题,原来所使用的刀具很需要改进,具体考虑如下:(1刀片材料方面:优先选用涂层刀片。涂层硬质合金刀片的耐用度至少比硬质合金(YG8可提高13倍,涂层高速钢刀具的耐用度则可提高210倍。选用涂层刀片磨损可以缓慢许多。(2刀具结构:A、选用标准化刀具。因为端盖是批量生产,数控车刀应选用机夹可转位车刀,原

5、因:a.精度高保证刀片重复定位精度高,方便定位,保证刀尖位置精度。这样刀尖磨损不需要换整刀而只需换刀片,很好解决问题(1。b.可靠性高结构可靠的车刀,采用复合式夹紧结构以适应刀架快速移动和换位以及整个自动切削过程中不会松动;迅速更换不同形式的切削部件,完成多种切削加工,提高生产效率。这也是解决问题(2的好方法。c.刀具成本低。由于是批量生产,虽然机夹刀可转位刀片贵一些,但刀具的成本不会增加,反而降低,而且更耐用。B、优化刀具结构(合二为一。尽可能用少的刀具加工出工件上部分或大部分待加工表面,以减少装夹误差,提高加工表面的相互位置精度。在刀的结构上如果能把加工端盖的两把刀合并成装在“一把刀”把上

6、进行加工,则:a.不旋转刀架。只有“一把刀”在加工,那就不需要旋转刀架,刀架就不会由于磨损而影响精度,更不会引发停产、维修等麻烦,那问题(3就迎刃而解了。b.保护定位销钉。“一把刀”定位只需要一组定位销钉,而且如果用了(1标准化刀具,换刀只在刀尖的松、紧定位螺丝,不用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,也是解决问题(2的一个方法。(3若采用A、选用标准化刀具和B、优化刀具结构(合二为一方案,不会存在占机时间长的问题(4。因为:采用A、选用标准化刀具,当刀片上的一个切削刃磨钝后,其刀片的装拆和转位都很方便、快捷,不需刃磨即可用新的切削刃继续加工,还大大提高刀杆的利用率。只需快

7、速做简单的对刀,编制程序时作适当的处理就可以了。用了B、优化刀具结构(合二为一方案,两个刀尖相隔一定比原来两把刀刀尖的距离近,换刀和空运行的时间大大缩短,再结合加工工艺、程序编写,设计最短的空行、切削进给路线,可有效提高生产效率,降低刀具损耗。四、改进后的刀具本人通过以上分析、研究,根据现有的认识和加工条件,从刀片材料的选择、刀具结构的设计、工艺处理、程序的处理等方面去解决了端盖零件加工中存在的问题,具体方法如下:(1机夹刀片材料:根据被加工零件的铸铁材质,刀片型号可选择为CNMA120408,刀片材质为ISOK20(日本东芝CVD复合涂层可转位刀片,这种刀片的特点是:耐磨性高、抗冲击性能好,

8、每个刀刃大约可加工零件120件。比原来效率提高13倍。(2将两把机加刀合为一把机夹刀(如图2。刀杆经调质热处理,用螺丝固定刀尖A、B,这样“一把刀”同样可以完成原来两把刀同样的工作,而且装、卸“一把刀”比原来两把刀省时一半。机夹刀杆 图2（3） 用改进后的刀具加工时无须转换刀架，很好地解决了由于 要频繁旋转刀架换刀所带来的故障和维修问题。 （4） 刀具磨损后只需要松开螺丝将不重磨刀片转过适当角度或 更换，做简单的刀补行程修改即可继续加工，大大在提高效率。 五、注意事项： （1） 将不重磨刀片 A、B 放用螺丝固定在左、右两边，要保证 两刀片尖在同一平面上。 （2）机加刀车刀安装好后不可以随意取

9、下。 （3）编写程序时必须要以 A、B 两个刀尖为两个独立刀位点设 两组刀补（01、02） ，在转换刀尖执行时刀具要离开共建一定距离， 防止刀具和工件发生碰撞。 （4）刀具每班要转动一次，以保证刀架的锁紧力。 （5）程序编制及说明： 程序内容 O1212 G00X100Z100 T0101M3S200 G00X150Z0 G01X80F80 G00X150Z5 5 程序说明 程序名 定位到起刀点 调用第一组刀补 A 号刀尖 加工端面 定位到（150，5） G71U1R0.5 G71P1Q2U0W0F100 N1G00X143 G01Z0 X145Z-1 Z-16 G00X100Z100T010

10、1 T0102M3S250 G00X80Z5 G71U1R0.5 G71P3Q4U-0.5W0F80 N3G00X114 G01Z0F50 X112Z-1 Z-11 X100 X98Z-11 N4Z-48 G70P3Q4 G00X100Z100T0102 M30 加工 145 外圆及倒角 回到起刀点取消第一组刀补 调用第二组刀补 B 号刀尖 粗加工 112 与 98 内孔与倒角 精加工 N3-N4 段内容 回到起刀点取消第二组刀补 程序结束 6 五、结论 经过生产实践，证明改进后的刀具在保证工件的加工精度的前 提下，大大的提高了劳动生产率，降低了成本，取得了良好的经济效 益。改进后的刀具完全达到了设计目的。 致 谢: 本人在编写论文的过程中， 得到广东机电学院技能部主任乔 西铭教授、机电系副主任漆军副教授、高级技师邱志雄老师的大力支 持与帮助，特此表示感谢。 参考文献: 1. 谢晓红主编. 数控