合理選擇與數(shù)控機(jī)床匹配的刀具

數(shù)控車床是一種、率的主動(dòng)化機(jī)床裝備多工位刀塔或動(dòng)力刀塔，具有廣泛的加工工藝性能,，可加工直線圓柱,、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋,、槽,、蝸桿等雜亂工件，具有直線插補(bǔ),、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功用,，并能在批量出產(chǎn)中發(fā)揮杰出的作用。它集通用性好的---型車床,、加工精度高的精密型車床和加工的---型一般車床的特色于一身,，能---地滿意企業(yè)進(jìn)步產(chǎn)品、下降出產(chǎn)本錢,、進(jìn)步經(jīng)濟(jì)效益的要求,。所以數(shù)控車床是國(guó)內(nèi)運(yùn)用量蕞大、覆蓋面廣的一種機(jī)床,。在數(shù)控車床加工中,，產(chǎn)品和勞動(dòng)出產(chǎn)率在很大程度上遭到刀具的---，盡管其車刀的切削原理與一般車床---相同,，可是如何依據(jù)加工零件的實(shí)際情況,，合理選擇和運(yùn)用與數(shù)控車床匹配的刀具，是充分發(fā)揮數(shù)控車床功用和優(yōu)勢(shì),、---加工精度,、進(jìn)步勞動(dòng)效率以及操控加工本錢的關(guān)鍵。

1.零件剖析

 客戶要求加工的產(chǎn)品是輪軸蓋見(jiàn)圖1,，外形a,、b兩處現(xiàn)已加工好，內(nèi)孔粗加工至90mm,，產(chǎn)品的精度要求不是---,，形狀也不太雜亂，但批量較大每月8 000件,。材料為灰鑄鐵ht200,，毛坯直徑150mm，長(zhǎng)40mm,。技能要求：未注倒角為1×45°,，未注公役按gb/t

1804―2000中m級(jí)加工。設(shè)備是用廣州機(jī)床廠的gsk980t經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床,，共6臺(tái),。

2.原加工中存在的問(wèn)題

 原出產(chǎn)加工選用兩把焊接式合金車刀,，分別進(jìn)行粗車、精車外圓,、端面,、內(nèi)孔的加工。焊接式合金刀易磨損,，一般適合于粗車,，輪軸蓋零件用的材料是鑄鐵，表皮較硬,，刀具易磨損,。刃磨精度得不到---，且占用時(shí)刻長(zhǎng),，還會(huì)使被加工輪軸蓋零件的外表精度---下降,。換刀需求整刀換，添加了刀具本錢,。gsk98t刀架不能按加工要求主動(dòng)裝,、卸刀，需求人工換刀,。因定位銷釘受力不均勻等原因,，螺紋也簡(jiǎn)單損壞，并且是用兩把刀,，精度得不到---,，費(fèi)時(shí)較多。加工過(guò)程中需求頻頻旋轉(zhuǎn)刀架換刀,，導(dǎo)致刀架很簡(jiǎn)單磨損,，定位精度出現(xiàn)差錯(cuò)，螺紋刀具 產(chǎn)量,，還簡(jiǎn)單出現(xiàn)毛病均勻4天一臺(tái),。機(jī)床廠的修理人員多次修理也不能處理問(wèn)題，造成停產(chǎn)及修理費(fèi)用添加,。由于換刀后需從頭對(duì)刀,、試車、調(diào)試的輔助時(shí)刻添加,，且兩把刀加工,、刀架主動(dòng)換刀和空運(yùn)行行程時(shí)刻也較長(zhǎng)，對(duì)加工效率造成很大的影響,。
螺紋

3.---刀具的依據(jù)

 經(jīng)過(guò)剖析,、研討刀具結(jié)構(gòu)、工藝規(guī)劃,、程序編寫等方面問(wèn)題,，以為本來(lái)所運(yùn)用的刀具非常需求---,，具體考慮如下。

1選用標(biāo)準(zhǔn)化刀具,，改為機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀,。由于輪軸蓋是批量出產(chǎn)，數(shù)控車刀應(yīng)選用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀,，原因在于：精度高。---刀片重復(fù)定位精度高,，便利定位,，---刀尖方位精度，非標(biāo)螺紋加工刀具,，這樣刀尖磨損不需求換整刀而只需換刀片就行,。---性高。結(jié)構(gòu)---的車刀,，選用復(fù)合式夾緊結(jié)構(gòu)以習(xí)慣刀架快速移動(dòng)和換位以及整個(gè)主動(dòng)切削過(guò)程中不會(huì)松動(dòng),。迅速替換不同形式的切削部件，完結(jié)多種切削加工,，進(jìn)步出產(chǎn)效率,。刀具本錢低。由于是批量出產(chǎn),，且刀片可替換,，盡管機(jī)夾刀可轉(zhuǎn)位刀片貴一些，但刀具的本錢不會(huì)添加,，反而下降,，并且更經(jīng)用。

 2優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu),。盡可能用少的刀具加工出工件上部分或大部分待加工外表,，以減少裝夾差錯(cuò)，進(jìn)步加工外表的相互方位精度,。在刀的結(jié)構(gòu)上假如能把加工輪軸蓋的兩把刀合并成裝在“一把刀”把上進(jìn)行加工,，則不旋轉(zhuǎn)刀架。只要“一把刀”在加工,，那就不需求旋轉(zhuǎn)刀架,，刀架就不會(huì)由于磨損而影響精度，更不會(huì)引發(fā)停產(chǎn),、修理等問(wèn)題,。維護(hù)定位銷釘�,！耙话训丁倍ㄎ恢恍枨笠唤M定位銷釘,，并且假如用了標(biāo)準(zhǔn)化刀具,，換刀只松、緊刀尖的定位螺絲,，不必松,、緊刀架的定位銷釘裝、拆刀桿,，刀架的定位銷釘不會(huì)被損壞,。

 3若將選用標(biāo)準(zhǔn)化刀具和優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu)合二為一，則不會(huì)存在占機(jī)時(shí)刻長(zhǎng)的問(wèn)題,。由于：選用標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具,，當(dāng)?shù)镀�上的一個(gè)切削刃磨鈍后，其刀片的裝拆和轉(zhuǎn)位都很便利,、快捷,，不需刃磨即可用新的切削刃持續(xù)加工，還---進(jìn)步了刀桿的利用率,。只需快速做簡(jiǎn)單的對(duì)刀,，編制程序時(shí)作恰當(dāng)?shù)奶幚砭湍軌蛄恕＿x用優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu)方案,，兩個(gè)刀尖相隔---比本來(lái)兩把刀刀尖的距離近,，換刀和空運(yùn)行的時(shí)刻---縮短，再結(jié)合加工工藝,、程序編寫,，規(guī)劃短的空行、切削進(jìn)給道路,，可有用進(jìn)步出產(chǎn)效率,，下降刀具損耗。

4.---后的刀具

 自己經(jīng)過(guò)以上剖析,、研討,，依據(jù)現(xiàn)有的認(rèn)識(shí)和加工條件，從刀具結(jié)構(gòu)的規(guī)劃,、工藝處理,、程序的編制等方面去處理了輪軸蓋零件加工中存在的問(wèn)題，具體方法如下,。

 1將兩把機(jī)加刀合為一把機(jī)夾刀,。刀桿經(jīng)熱處理，用螺絲固定刀尖a,、b,，這樣“一把刀”相同能夠完結(jié)本來(lái)兩把刀的工作，并且裝,、卸“一把刀”比本來(lái)兩把刀省時(shí)一半,。

 2用---后的刀具加工時(shí)無(wú)須轉(zhuǎn)化刀架,，---地處理了由于要頻頻旋轉(zhuǎn)刀架換刀所帶來(lái)的毛病和修理問(wèn)題。

 3刀具磨損后只需求松開(kāi)螺絲將不重磨刀片轉(zhuǎn)過(guò)恰當(dāng)視點(diǎn)或替換,，做簡(jiǎn)單的刀補(bǔ)行程修正即可持續(xù)加工,，---進(jìn)步了效率。

5.加工中的注意事項(xiàng)

 1將不重磨刀片a,、b用螺絲固定在左,、右兩邊，要---兩刀片尖在同一平面上,。

 2編寫程序時(shí)有---要以a,、b兩個(gè)刀尖為兩個(gè)獨(dú)立刀位點(diǎn)設(shè)兩組刀補(bǔ)01、02,，在轉(zhuǎn)化刀尖執(zhí)行時(shí)刀具要離開(kāi)工件---距離，避免刀具和工件發(fā)生碰撞,。

 3刀具每班要轉(zhuǎn)動(dòng)一次,，以---刀架的鎖緊力。

6.程序的編寫

 編寫的程序及說(shuō)明如附表所示,。

 程序內(nèi)容及說(shuō)明

程序內(nèi)容 程序說(shuō)明

o1212     程序名

g00x100z100 定位到起刀點(diǎn)

t0101m3s200 調(diào)用地一組刀補(bǔ)a號(hào)刀尖

g00x150z0

加工端面

g01x80f80

g00x150z5 定位到150,，5

g71u1r0.5 加工φ145mm外圓及倒角

g71p1q2u0w0f100

n1g00x143

g01z0

x145z-1

z-16

g00x100z100t0101 回到起刀點(diǎn)取消地一組刀補(bǔ)

t0102m3s250     調(diào)用第二組刀補(bǔ)b號(hào)刀尖

g00x80z5

g71u1r0.5     粗加工φ112mm與φ98mm內(nèi)孔與倒角

g71p3q4u-0.5w0f80

n3g00x114

g01z0f50

x112z-1

z-11

x100

x98z-11

n4z-48

g70p3q4         精加工n3-n4段內(nèi)容

g00x100z100t0102 回到起刀點(diǎn)取消第二組刀補(bǔ)

m30         程序完畢

刃口鈍化的刀具切削刃描摹上的微觀缺陷大幅縮減，刃口崩壞的幾率大幅下降,，能夠延常刀具使用壽命50%-400%,。因此，開(kāi)展刀具刃口鈍化的研討對(duì)進(jìn)步我國(guó)刀具產(chǎn)品的具有十分重要的含義�,，F(xiàn)在,，國(guó)外的刀具制造廠已廣泛選用刃口鈍化技能，從國(guó)外引入的數(shù)控機(jī)床或者生產(chǎn)線所使用的刀具,，其刃口已全部經(jīng)過(guò)鈍化處理,，不只進(jìn)步了工件外表，下降了刀具成本,，一起也帶來(lái)了---的經(jīng)濟(jì)效益,。刀具鈍化辦法有振蕩鈍化、磨粒尼龍刷法鈍化,、磁化法鈍化和立式旋轉(zhuǎn)鈍化等,，立式旋轉(zhuǎn)鈍化進(jìn)程實(shí)際上是渙散固體顆粒對(duì)刀具刃口效果的進(jìn)程。

含磨粒的刀具刃口鈍化法具有重復(fù)性好,、高和成本低一級(jí)特色,，是現(xiàn)在首要選用的刀具刃口鈍化辦法，通過(guò)刀具和磨粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刃口鈍化,，磨粒多選用金剛石,、cbn和碳化硅顆粒等�,，F(xiàn)在，關(guān)于磨粒效果機(jī)理研討的比較少,，首要有沖擊單顆磨粒,、沖擊多磨粒磨損、刀具和切屑間存在磨粒,、磨料水射流和半固著磨粒等,，重點(diǎn)研討磨粒類型、磨粒尺寸和沖擊速度對(duì)外表的影響規(guī)則,，而關(guān)于渙散磨粒對(duì)工件外表效果機(jī)理的研討更少,。楊成虎研討了多粒子重復(fù)沖擊關(guān)于cr12鋼的沖蝕磨損，選用實(shí)驗(yàn)與有限元模仿相結(jié)合的辦法驗(yàn)證了有限元模型能夠?qū)嵲谟行У啬７鲁鰶_蝕磨損的實(shí)際進(jìn)程,。利用非線性abaqus有限元軟件研討了磨粒沖蝕速率,、沖蝕角和磨粒粒徑對(duì)刀圈資料(h13鋼)沖蝕磨損行為及殘余應(yīng)力的影響規(guī)則。張偉等運(yùn)用abaqus軟件樹(shù)立了塑性資料微切削進(jìn)程的有限元模型,，研討了磨粒沖蝕角度以及沖蝕速度對(duì)磨損率的影響,，斷定了微切削模型的適用沖蝕角范圍。

為了取得合適的鈍化刃口形狀,，進(jìn)步切削進(jìn)程的穩(wěn)定性,，需求研討渙散固體磨粒對(duì)刀具刃口的鈍化機(jī)理。本文選用abaqus有限元軟件樹(shù)立了單磨粒和多磨粒對(duì)刀具刃口效果的防真模型,，螺紋,，研討了單磨粒和多磨粒對(duì)刃口效果的能量、刃口形變,、位移和磨粒速度改變等的影響規(guī)則,，關(guān)于從微觀角度知道磨粒鈍化效果具有一定價(jià)值，為研討刀具刃口鈍化機(jī)理提供依據(jù),。

1  單磨粒鈍化刃口防真模型的樹(shù)立

依據(jù)立式旋轉(zhuǎn)鈍化法的基本特色,，刀具在渙散固體磨粒中進(jìn)行兩級(jí)行星運(yùn)動(dòng)，刀具刃口與渙散固體磨粒不斷進(jìn)行磕碰沖擊,，使得刀具刃口鈍化,。刀具沿著一定的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，而渙散固體磨粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)則相對(duì)隨機(jī),。因此,，渙散固體磨粒對(duì)刀具刃口的鈍化進(jìn)程是十分復(fù)雜的。

作為非線性有限元處理工具,，abaqus在處理復(fù)雜問(wèn)題和模仿高度非線性問(wèn)題上有---優(yōu)勢(shì),。選用abaqus軟件樹(shù)立磨粒對(duì)刀具刃口鈍化的防真模型。

刀具鈍化模型的簡(jiǎn)化：因?yàn)槟チＯ嚓P(guān)于刀具刃口要小得多，能夠?qū)⒌毒呷锌诳醋?--大,，底端固定不動(dòng),，粒子向刀具刃口沖擊。

磨粒：磨粒選用80目碳化硅,，顆粒形狀設(shè)為球形,。

刀具：選用硬質(zhì)合金刀具，刀具刃口尺寸設(shè)為0.5mm×0.25mm×0.1mm,。

網(wǎng)格劃分：將刀具刃口與磨粒觸摸部分的網(wǎng)格區(qū)域劃分得略細(xì),，磨粒的母線布置種子數(shù)目為10，挑選顯式線性三維應(yīng)力單元c3d4,。刀具刃口種子數(shù)目分別設(shè)為10和25,，磨粒單元形狀為tet四面體，完成網(wǎng)格劃分,。

防真設(shè)置：觸摸屬性為contact,，沖擊速度設(shè)置為100m/s，核算剖析步時(shí)刻為5e-5s,，設(shè)置20個(gè)剖析步,，選用job模塊進(jìn)行求解。

2  單磨粒鈍化刃口防真結(jié)果

(1)刀具刃口應(yīng)力改變規(guī)則

單磨粒對(duì)刀具刃口效果的應(yīng)力矢量云圖見(jiàn)圖1,。由圖可知，車螺紋刀具怎么走,，碳化硅磨粒在沖擊刀具刃口時(shí),，刀具刃口外表會(huì)發(fā)生微小的變形，刃口遭到的應(yīng)力巨細(xì)在觸摸區(qū)以圓弧狀向四周擴(kuò)展,，一起應(yīng)力以觸摸點(diǎn)為中心向四周逐步衰減,。刃口被沖擊的外表略微下凹，就像一個(gè)小球在地上砸出了一個(gè)坑相同,。

圖1  單磨粒對(duì)刀具刃口效果的應(yīng)力散布

(2)刀具刃口的沖擊區(qū)域與應(yīng)力的關(guān)系

刀具刃口的沖擊區(qū)域與應(yīng)力的關(guān)系見(jiàn)圖2,。在刀具刃口沖擊區(qū)域內(nèi)，越靠近磨粒沖擊點(diǎn)中心,，刀具刃口應(yīng)力越大,；越遠(yuǎn)離磨粒與刃口的沖擊區(qū)域，刀具刃口所受的應(yīng)力越小,。

(3)刀具刃口的位移改變規(guī)則

單磨粒對(duì)刀具刃口效果的位移曲線見(jiàn)圖3,。在刀具刃口鈍化進(jìn)程中，碳化硅磨粒與刃口的沖擊十分時(shí)間短,。當(dāng)碳化硅磨粒從0時(shí)刻開(kāi)端運(yùn)動(dòng)且當(dāng)時(shí)刻到達(dá)7.5e-06s時(shí),，碳化硅磨粒的位移到達(dá)蕞大。爾后，磨粒開(kāi)端反彈,。

圖2  到效果點(diǎn)中心的間隔所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力關(guān)系

圖3  刀具刃口的位移改變規(guī)則

(4)單磨粒速度改變規(guī)則

磨粒在與刃口觸摸時(shí),，與刃口之間的效果速度逐步減小，隨后反彈見(jiàn)圖4,。

圖4  磨粒速度改變規(guī)則

3  多磨粒防真模型的樹(shù)立及結(jié)果

選用三顆磨粒重復(fù)沖擊,，研討多磨粒對(duì)刀具刃口的鈍化。邊界條件與資料參數(shù)及邊界的界定與單磨粒模型共同,。沖擊速度為300m/s,，多磨粒對(duì)刀具刃口鈍化的防真模型見(jiàn)圖5。

圖5  多磨粒對(duì)刀具刃口效果的防真模型

(1)刀具刃口的應(yīng)力散布

圖6為地一顆磨粒對(duì)刀具刃口沖擊的應(yīng)力云圖,。由圖可知,，在地一剖析步t=2.5003e-06s時(shí)，刀具刃口無(wú)太大改變,，受磨粒沖擊的中心遭到的應(yīng)力蕞大,，蕞大應(yīng)力值為2238mp；當(dāng)?shù)诙�顆磨粒對(duì)同一位置進(jìn)行沖擊后,，刀具刃口所受應(yīng)力區(qū)域顯著增大,，所產(chǎn)生的蕞大應(yīng)力值為2341mpa；當(dāng)?shù)谌�顆磨粒沖擊刀具刃口時(shí),，刀具刃口遭到的應(yīng)力效果區(qū)域進(jìn)一步增大,，蕞大應(yīng)力值為2440mpa，較前兩次沖擊有所進(jìn)步,。

圖6  地一顆磨粒沖擊刀具刃口的應(yīng)力散布

(2)磨粒速度改變規(guī)則

多磨粒沖擊刀具刃口的速度改變規(guī)則見(jiàn)圖7,。在0s時(shí)，地一顆磨粒開(kāi)端與刀具刃口磕碰,，隨后磨粒速度開(kāi)端下降,，直至越過(guò)零點(diǎn)成為負(fù)值。磨粒速度為負(fù)是因?yàn)槟チ０l(fā)生了回彈,，磨粒對(duì)刀具刃口產(chǎn)生磨損,。在1.0e-5s、2.0e-5s時(shí),，第二顆磨粒,、第三顆磨粒分別與刀具刃口效果，效果方式和地一顆磨粒相同,。

圖7  三顆碳化硅磨粒速度改變規(guī)則

(3)刀具刃口的位移改變規(guī)則

刀具刃口在三顆磨粒沖擊下的位移曲線見(jiàn)圖8,。地一顆碳化硅磨粒在對(duì)刀具刃口沖擊后會(huì)構(gòu)成一個(gè)的沖蝕坑，接著第二顆,、第三顆磨粒重復(fù)沖擊,，沖蝕坑不斷增大,，多磨粒的沖擊會(huì)使沖蝕坑越來(lái)越大。

圖8  刀具刃口遭到重復(fù)沖擊的位移改變

(4)多磨粒對(duì)刀具刃口效果的能量改變規(guī)則

刀具刃口鈍化的進(jìn)程也是能量交換的進(jìn)程,。因?yàn)榈毒呷锌谂c渙散固體磨粒不斷地沖擊磕碰,，在鈍化進(jìn)程中發(fā)生了磨粒動(dòng)能和刀具刃口內(nèi)能的交換，其能量改變見(jiàn)圖9,。

圖9  刀具刃口鈍化的能量改變

由圖9可知,，碳化硅磨粒在觸摸刀具刃口后速度開(kāi)端下降，約在2e-05s時(shí)到達(dá)蕞低,。磨粒的動(dòng)能因?yàn)樗俣鹊臏p小而減小,，大約在2e-05s時(shí)到達(dá)蕞低。一起,，刀具刃口內(nèi)能因?yàn)槟チ５臎_擊呈現(xiàn)出接連上升趨勢(shì),，二者能量曲線基本對(duì)稱，磨粒所消耗的動(dòng)能基本轉(zhuǎn)化成為刀具刃口內(nèi)能,，使得刀具刃口進(jìn)行鈍化,。

小結(jié)

選用abaqus有限元剖析軟件樹(shù)立了磨粒對(duì)刀具刃口沖擊的防真模型，研討了磨粒沖擊刀具刃口時(shí)磨粒速度,、刃口應(yīng)力,、刃口位移和能量等的改變規(guī)則。首要定論如下：

(1)當(dāng)單磨粒對(duì)刀具刃口進(jìn)行鈍化時(shí),，刀具刃口的應(yīng)力在沖擊區(qū)域以圓弧狀向四周擴(kuò)展,。碳化硅磨粒與刃口的沖擊十分時(shí)間短，磨粒從零時(shí)刻開(kāi)端運(yùn)動(dòng),，當(dāng)時(shí)刻到達(dá)7.5e-06s時(shí),，碳化硅磨粒的位移到達(dá)蕞大，爾后,，磨粒開(kāi)端反彈。

(2)當(dāng)多碳化硅磨粒對(duì)刀具刃口進(jìn)行不斷沖擊時(shí),，受力區(qū)域不斷增大,，刀具刃口所受應(yīng)力增大，沖蝕坑不斷增大,。