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如何給數控機床選配刀具？

2013-4-6 來源：作者：

對於（yú）很多（duō）加工應用，不必擔心機床是否有足夠的（de）功率來完成你所要加（jiā）工的任務；然而，有些情形（xíng）（通常是粗加工應用）則要求編程員／操作人員得明確（què）某一給定的刀具需求多大的（de）功（gōng）率。當使用裝備高速主軸的機床時，由於在較低轉速下通常輸出的功率非常低，因此計算功率消耗的需要變得非常重要。對於這些機床，為了使機床、刀具和被加工材料運（yùn）行在優化的參（cān）數下，應用較小直徑的刀具通常是必要的。下述信（xìn）息將討論一些需要指出的領域，如模具製造業今天所使用的刀具新技術，如何在（zài）粗加工應用中獲得最大效率。

了解機床特性（xìng）

為了（le）確定機床是否具備在某一（yī）給定參數下加工的功率，相關（guān）人員必須熟悉他們的機床主軸（zhóu）功率圖。主軸（zhóu）功率圖將揭示機床的功率和扭矩特性（xìng），而且它通常被分成兩個獨立的額定值（30分鍾與連續（xù）功率額定值）。這個圖應該常備在手邊作參考。

估算功率消耗

如前所（suǒ）述，確定某一給定的刀具在（zài）加工時必需的（de）功率值是非常重要的。有關如（rú）何估（gū）算加（jiā）工某給定材料必需的功率值已（yǐ）經（jīng）有很多著述。下述信（xìn）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（suǒ）使用刀具的切削寬度、切削深度與（yǔ）進給量相乘（mrr=woc*doc*F）得到。功率因子（p因子）是一（yī）個預定的功率常數，隨材料不同而變（biàn）化。它取決於切（qiē）削一（yī）立方英寸某（mǒu）給定材料每分鍾（zhōng）所需要的功率值（顯示材料（liào）在各種硬度值下（xià）的功率常數圖可在諸如機械師手冊的出版物上找到）。

注意到這種表示功率的方法（fǎ）僅是估算值是重要的，而（ér）且許多其它因素也會影響功率計算（suàn）。機床主軸效率、材料硬度、刀具與刀片的幾何形狀、切削（xuē）液、刀（dāo）具（jù）磨損等都會（huì）影響功率需求。

當進行（háng）功率計算時需要考慮很多因素（sù），而且刀具正是諸多因素之一，這是（shì）很明（míng）顯的（de）。在某些場合，當使用針對粗加工應用的高進給刀具時，主軸將（jiāng）是確定（dìng）所使用的刀具直徑和加（jiā）工參（cān）數的決定性因素。對於任何機床的粗（cū）加工，特（tè）別是諸如CAT/BT40和HSK40之類的（de）較小主軸連接的機床，為了在獲得最大生產（chǎn）率的同時避（bì）免不希（xī）望有的主軸負載和切削工況，知道如何著手，因此進行需求功（gōng）率計算是很（hěn）重（chóng）要的。已經開發了加工功率計算器（qì），它能覆蓋（gài）這些新型高進給刀具並大幅減少銑削、鑽削和（hé）車（chē）削功率消耗估算（suàn）所需的時間和精力。通過從下拉菜單進行選擇（zé）並填入一些關於刀具（jù）名稱（chēng）、刀具形狀、切削速度、進（jìn）給量等輔助信息（xī），編程員／操作人（rén）員（yuán）能迅（xùn）速確定機床對（duì）於手邊的（de）應（yīng）用是否大概具備（bèi）足夠的功率。

既然你知道粗加工（gōng）時（shí）如何（hé）使機床產出最大，該是討論如何使刀具產出（chū）最大的時候了。已（yǐ）經開發出特（tè）別針對粗加工金屬切除（chú）率最大化的新型設計的（de）刀（dāo）具（jù），它允許使用非（fēi）常（cháng）高的進給量，並在粗加工時獲（huò）得能顯著減少加工周期和成本的（de）金屬切除（chú）率。

用戶的另一種選擇是采用模塊化刀具，通過（guò）使用頭部（bù）帶螺紋孔的不同刀杆（gǎn）所獲（huò）得的柔性，使得操作工對每個應用都能設定懸伸長度並獲得最大的剛性。

對於較小的應（yīng）用，已經開發出針對高進給應用的帶可換刀片設計的刀具。已（yǐ）供應的（de）有10、12和（hé）16mm，這些刀具能勝（shèng）任（rèn）非常高（gāo）的進給量（12mm刀具加工（gōng）鋼件（jiàn）時，在切深為（wéi）0.025英寸時進給速度可達300 i.p.m.），而且能有效提高裝（zhuāng）備（bèi）告訴主軸機（jī）床的金屬切（qiē）除率並消耗較低的功率。與整（zhěng）體硬質合金刀具相比，可換的刀（dāo）片還是一個經濟性更好的解決方案，並且能成功地（dì）銑削硬度（dù）不（bú）超過（guò）HRC54的淬硬工具鋼。

擁有範圍很大的刀具使得員工能有效地讓刀具和機床及零件形（xíng）狀相匹配（pèi），在傳統和高速（sù）加工中心的粗加工應用均獲（huò）得最大的金屬切除率和生產率。在很（hěn）多場合，通（tōng）過使用較小直徑的刀具，在金屬切除率和生產率方麵不損失（shī）很多（如果存在的話）的前提下，使用高進給粗加工刀具就能獲得接近（jìn）最終形狀（zhuàng）的粗加工。

實際上，當與其它常用粗加工刀具相比，較小直徑的高進給粗加工刀具的金（jīn）屬（shǔ）切除率大（dà）大超過使（shǐ）用傳統加工參數和方法的較大直徑的刀具。使用（yòng）較小直徑的高進給刀具的另一個好處是（shì）較小的刀具能（néng）更加接近零件的最終形狀並減少精加工開始之前去除剩餘加工餘量所（suǒ）需（xū）的（de）再加工與編程次數。

總結

你如何知道是否對每（měi）個應（yīng）用都做到了（le）產出（chū）最（zuì）大？為（wéi）了使編（biān）程員／操作人員優化（huà）應用並避免高代（dài）價的失誤，了解機（jī）床能（néng）力和刀具新技術並知（zhī）道如何應用是重（chóng）要的。通過使用高進給刀具並（bìng）讓這些刀具與機床、零件形（xíng）狀、材（cái）料正確地配合，公司能對粗加工應用實現時間成本的顯著節約。總之，金屬切除得越多，高進給刀具獲得的金屬（shǔ）切除率超出得（dé）越多，將保證多個方麵的節約。

語錄：

各式各樣的刀具使得模具製造（zào）商能讓（ràng）刀具與機床、零件幾何形狀（zhuàng）相匹配，其結果是在傳統及高速加工（gōng）中心上針對粗加工應用的金屬切除率和生產率最大化。

金屬切除（chú）得越多，高（gāo）進給刀具獲得的金屬（shǔ）切除率超出得越多，將保證多方麵的節省。

機床主軸（zhóu）效率、材料硬（yìng）度（dù）、刀具與刀片的幾何形狀、切削液、刀具（jù）磨損等都會影響功率需求。

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