合理選擇與數控機床匹配的刀具
數控車床是一種、率的主動化機床裝備多工位刀塔或動力刀塔，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、圓弧插補各種補償功用，并能在批量出產中發揮杰出的作用。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-地滿意企業進步產品、下降出產本錢、進步經濟效益的要求。所以數控車床是國內運用量蕞大、覆蓋面廣的一種機床。在數控車床加工中，產品和勞動出產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，可是如何依據加工零件的實際情況，合理選擇和運用與數控車床匹配的刀具，是充分發揮數控車床功用和優勢、-加工精度、進步勞動效率以及操控加工本錢的關鍵。
1.零件剖析
客戶要求加工的產品是輪軸蓋見圖1，外形a、b兩處現已加工好，內孔粗加工至90mm，產品的精度要求不是-，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40mm。技能要求：未注倒角為1×45°，未注公役按gb/t
1804―2000中m級加工。設備是用廣州機床廠的gsk980t經濟型數控車床，共6臺。
2.原加工中存在的問題
原出產加工選用兩把焊接式合金車刀，分別進行粗車、精車外圓、端面、內孔的加工。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-，且占用時刻長，還會使被加工輪軸蓋零件的外表精度大大下降。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，螺紋也簡單損壞，并且是用兩把刀，精度得不到-，費時較多。加工過程中需求頻頻旋轉刀架換刀，導致刀架很簡單磨損，定位精度出現差錯，還簡單出現毛病均勻4天一臺。機床廠的修理人員多次修理也不能處理問題，造成停產及修理費用添加。由于換刀后需從頭對刀、試車、調試的輔助時刻添加，汽車皮帶輪刀片，且兩把刀加工、刀架主動換刀和空運行行程時刻也較長，對加工效率造成很大的影響。
3.-刀具的依據
經過剖析、研討刀具結構、工藝規劃、程序編寫等方面問題，以為本來所運用的刀具非常需求-，具體考慮如下。
1選用標準化刀具，改為機夾可轉位車刀。由于輪軸蓋是批量出產，數控車刀應選用機夾可轉位車刀，原因在于：精度高。-刀片重復定位精度高，便利定位，-刀尖方位精度，這樣刀尖磨損不需求換整刀而只需換刀片就行。-性高。結構-的車刀，選用復合式夾緊結構以習慣刀架快速移動和換位以及整個主動切削過程中不會松動。迅速替換不同形式的切削部件，完結多種切削加工，進步出產效率。刀具本錢低。由于是批量出產，且刀片可替換，盡管機夾刀可轉位刀片貴一些，但刀具的本錢不會添加，反而下降，并且更經用。
2優化刀具結構。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，進步加工外表的相互方位精度。在刀的結構上假如能把加工輪軸蓋的兩把刀合并成裝在“一把刀”把上進行加工，則不旋轉刀架。只要“一把刀”在加工，那就不需求旋轉刀架，刀架就不會由于磨損而影響精度，更不會引發停產、修理等問題。維護定位銷釘。“一把刀”定位只需求一組定位銷釘，并且假如用了標準化刀具，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被損壞。
3若將選用標準化刀具和優化刀具結構合二為一，則不會存在占機時刻長的問題。由于：選用標準化機夾可轉位刀具，當刀片上的一個切削刃磨鈍后，其刀片的裝拆和轉位都很便利、快捷，不需刃磨即可用新的切削刃持續加工，還大大進步了刀桿的利用率。只需快速做簡單的對刀，編制程序時作恰當的處理就能夠了。選用優化刀具結構方案，兩個刀尖相隔必定比本來兩把刀刀尖的距離近，換刀和空運行的時刻大大縮短，再結合加工工藝、程序編寫，規劃短的空行、切削進給道路，可有用進步出產效率，下降刀具損耗。
4.-后的刀具
自己經過以上剖析、研討，依據現有的認識和加工條件，從刀具結構的規劃、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題，具體方法如下。
1將兩把機加刀合為一把機夾刀。刀桿經熱處理，用螺絲固定刀尖a、b，這樣“一把刀”相同能夠完結本來兩把刀的工作，并且裝、卸“一把刀”比本來兩把刀省時一半。
2用-后的刀具加工時無須轉化刀架，-地處理了由于要頻頻旋轉刀架換刀所帶來的毛病和修理問題。
3刀具磨損后只需求松開螺絲將不重磨刀片轉過恰當視點或替換，做簡單的刀補行程修正即可持續加工，大大進步了效率。
5.加工中的注意事項
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編寫程序時有-要以a、b兩個刀尖為兩個獨立刀位點設兩組刀補01、02，在轉化刀尖執行時刀具要離開工件必定距離，避免刀具和工件發生碰撞。
3刀具每班要轉動一次，以-刀架的鎖緊力。
6.程序的編寫
編寫的程序及說明如附表所示。
程序內容及說明
程序內容 程序說明
o1212 程序名
g00x100z100 定位到起刀點
t0101m3s200 調用地一組刀補a號刀尖
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 回到起刀點取消地一組刀補
t0102m3s250 調用第二組刀補b號刀尖
g00x80z5
g71u1r0.5 粗加工φ112mm與φ98mm內孔與倒角
g71p3q4u-0.5w0f80
n3g00x114
g01z0f50
x112z-1
z-11
x100
x98z-11
n4z-48
g70p3q4 精加工n3-n4段內容
g00x100z100t0102 回到起刀點取消第二組刀補
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，開展刀具刃口鈍化的研討對進步我國刀具產品的具有十分重要的含義。現在，國外的刀具制造廠已廣泛選用刃口鈍化技能，從國外引入的數控機床或者生產線所使用的刀具，其刃口已全部經過鈍化處理，不只進步了工件外表，下降了刀具成本，一起也帶來了-的經濟效益。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鈍化等，立式旋轉鈍化進程實際上是渙散固體顆粒對刀具刃口效果的進程。
含磨粒的刀具刃口鈍化法具有重復性好、高和成本低一級特色，是現在首要選用的刀具刃口鈍化辦法，通過刀具和磨粒的相對運動實現刃口鈍化，磨粒多選用金剛石、cbn和碳化硅顆粒等。現在，關于磨粒效果機理研討的比較少，皮帶輪刀片40，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，重點研討磨粒類型、磨粒尺寸和沖擊速度對外表的影響規則，而關于渙散磨粒對工件外表效果機理的研討更少。楊成虎研討了多粒子重復沖擊關于cr12鋼的沖蝕磨損，選用實驗與有限元模仿相結合的辦法驗證了有限元模型能夠實在有效地模仿出沖蝕磨損的實際進程。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刀圈資料(h13鋼)沖蝕磨損行為及殘余應力的影響規則。張偉等運用abaqus軟件樹立了塑性資料微切削進程的有限元模型，研討了磨粒沖蝕角度以及沖蝕速度對磨損率的影響，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，進步切削進程的穩定性，需求研討渙散固體磨粒對刀具刃口的鈍化機理。本文選用abaqus有限元軟件樹立了單磨粒和多磨粒對刀具刃口效果的防真模型，研討了單磨粒和多磨粒對刃口效果的能量、刃口形變、位移和磨粒速度改變等的影響規則，關于從微觀角度知道磨粒鈍化效果具有一定價值，為研討刀具刃口鈍化機理提供依據。
1 單磨粒鈍化刃口防真模型的樹立
依據立式旋轉鈍化法的基本特色，刀具在渙散固體磨粒中進行兩級行星運動，刀具刃口與渙散固體磨粒不斷進行磕碰沖擊，使得刀具刃口鈍化。刀具沿著一定的軌跡進行運動，而渙散固體磨粒的運動規則相對隨機。因此，渙散固體磨粒對刀具刃口的鈍化進程是十分復雜的。
作為非線性有限元處理工具，abaqus在處理復雜問題和模仿高度非線性問題上有-優勢。選用abaqus軟件樹立磨粒對刀具刃口鈍化的防真模型。
刀具鈍化模型的簡化：因為磨粒相關于刀具刃口要小得多，能夠將刀具刃口看作-大，底端固定不動，粒子向刀具刃口沖擊。
磨粒：磨粒選用80目碳化硅，顆粒形狀設為球形。
刀具：選用硬質合金刀具，刀具刃口尺寸設為0.5mm×0.25mm×0.1mm。
網格劃分：將刀具刃口與磨粒觸摸部分的網格區域劃分得略細，磨粒的母線布置種子數目為10，挑選顯式線性三維應力單元c3d4。刀具刃口種子數目分別設為10和25，磨粒單元形狀為tet四面體，完成網格劃分。
防真設置：觸摸屬性為contact，沖擊速度設置為100m/s，核算剖析步時刻為5e-5s，設置20個剖析步，選用job模塊進行求解。
2 單磨粒鈍化刃口防真結果
(1)刀具刃口應力改變規則
單磨粒對刀具刃口效果的應力矢量云圖見圖1。由圖可知，碳化硅磨粒在沖擊刀具刃口時，刀具刃口外表會發生微小的變形，刃口遭到的應力巨細在觸摸區以圓弧狀向四周擴展，一起應力以觸摸點為中心向四周逐步衰減。刃口被沖擊的外表略微下凹，就像一個小球在地上砸出了一個坑相同。
圖1 單磨粒對刀具刃口效果的應力散布
(2)刀具刃口的沖擊區域與應力的關系
刀具刃口的沖擊區域與應力的關系見圖2。在刀具刃口沖擊區域內，越靠近磨粒沖擊點中心，刀具刃口應力越大；越遠離磨粒與刃口的沖擊區域，刀具刃口所受的應力越小。
(3)刀具刃口的位移改變規則
單磨粒對刀具刃口效果的位移曲線見圖3。在刀具刃口鈍化進程中，碳化硅磨粒與刃口的沖擊十分時間短。當碳化硅磨粒從0時刻開端運動且當時刻到達7.5e-06s時，碳化硅磨粒的位移到達蕞大。爾后，磨粒開端反彈。
圖2 到效果點中心的間隔所對應的應力關系
圖3 刀具刃口的位移改變規則
(4)單磨粒速度改變規則
磨粒在與刃口觸摸時，與刃口之間的效果速度逐步減小，隨后反彈見圖4。
圖4 磨粒速度改變規則
3 多磨粒防真模型的樹立及結果
選用三顆磨粒重復沖擊，研討多磨粒對刀具刃口的鈍化。邊界條件與資料參數及邊界的界定與單磨粒模型共同。沖擊速度為300m/s，多磨粒對刀具刃口鈍化的防真模型見圖5。
圖5 多磨粒對刀具刃口效果的防真模型
(1)刀具刃口的應力散布
圖6為地一顆磨粒對刀具刃口沖擊的應力云圖。由圖可知，在地一剖析步t=2.5003e-06s時，刀具刃口無太大改變，受磨粒沖擊的中心遭到的應力蕞大，蕞大應力值為2238mp；當第二顆磨粒對同一位置進行沖擊后，刀具刃口所受應力區域顯著增大，所產生的蕞大應力值為2341mpa；當第三顆磨粒沖擊刀具刃口時，刀具刃口遭到的應力效果區域進一步增大，蕞大應力值為2440mpa，較前兩次沖擊有所進步。
圖6 地一顆磨粒沖擊刀具刃口的應力散布
(2)磨粒速度改變規則
多磨粒沖擊刀具刃口的速度改變規則見圖7。在0s時，地一顆磨粒開端與刀具刃口磕碰，隨后磨粒速度開端下降，直至越過零點成為負值。磨粒速度為負是因為磨粒發生了回彈，磨粒對刀具刃口產生磨損。在1.0e-5s、2.0e-5s時，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則
(3)刀具刃口的位移改變規則
刀具刃口在三顆磨粒沖擊下的位移曲線見圖8。地一顆碳化硅磨粒在對刀具刃口沖擊后會構成一個的沖蝕坑，接著第二顆、第三顆磨粒重復沖擊，沖蝕坑不斷增大，多磨粒的沖擊會使沖蝕坑越來越大。
圖8 刀具刃口遭到重復沖擊的位移改變
(4)多磨粒對刀具刃口效果的能量改變規則
刀具刃口鈍化的進程也是能量交換的進程。因為刀具刃口與渙散固體磨粒不斷地沖擊磕碰，在鈍化進程中發生了磨粒動能和刀具刃口內能的交換，其能量改變見圖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端下降，約在2e-05s時到達蕞低。磨粒的動能因為速度的減小而減小，大約在2e-05s時到達蕞低。一起，刀具刃口內能因為磨粒的沖擊呈現出接連上升趨勢，二者能量曲線基本對稱，磨粒所消耗的動能基本轉化成為刀具刃口內能，使得刀具刃口進行鈍化。
小結
選用abaqus有限元剖析軟件樹立了磨粒對刀具刃口沖擊的防真模型，研討了磨粒沖擊刀具刃口時磨粒速度、刃口應力、刃口位移和能量等的改變規則。首要定論如下：
(1)當單磨粒對刀具刃口進行鈍化時，刀具刃口的應力在沖擊區域以圓弧狀向四周擴展。碳化硅磨粒與刃口的沖擊十分時間短，磨粒從零時刻開端運動，當時刻到達7.5e-06s時，碳化硅磨粒的位移到達蕞大，爾后，磨粒開端反彈。
(2)當多碳化硅磨粒對刀具刃口進行不斷沖擊時，受力區域不斷增大，刀具刃口所受應力增大，沖蝕坑不斷增大。
在切削過程中，由于車刀的前刀面和后刀面處于劇烈的沖突和切削熱的效果之中，會使車刀切削刃口變鈍而失去切削才能，只要經過磨才能康復切削刃口的尖利和正確的車刀視點。因此，車工不只要懂得切削原理合理地挑選車刀視點的有關常識，還必須熟練地掌握車刀的刃磨技能。下面就由小編來問大家介紹下車刀刃磨的一些經驗吧！
老外磨車刀
一、車刀的組成
車刀由刀頭和刀體兩部分組成。刀頭用于切削，刀體用于裝置。刀頭一般由三面，兩刃、一尖組成。
前刀面 是切屑流經過的外表。
主后刀面 是與工件切削外表相對的外表。
副后刀面 是與工件已加工外表相對的外表。
主切削刃 是前刀面與主后刀面的交線，背負主要的切削作業。
副切削刃 是前刀面與副后刀面的交線，背負少數切削作業，起一定修光效果
刀尖 是主切削刃與副切削刃的相交部分，一般為一小段過渡圓弧。
二、車刀的方式結構
常用的車刀結構方式有以下兩種：
1全體車刀
刀頭的切削部分是靠刃磨得到的，全體車刀的資料多用高速鋼制成，一般用于低速切削。
2焊接車刀
將硬質合金刀片焊在刀頭部位，不同品種的車刀可使用不同形狀的刀片。焊接的硬質合金車刀，可用于高速切削。
三、車刀的主要視點及效果
車刀的主要視點有前角γ0、后角α0、主偏角kr、副偏角kr和刃傾角λs。 為了確定車刀的視點，要建立三個坐標平面：切削平面、基面和主剖面。對車削而言，假如不考慮車刀裝置和切削運動的影響，切削平面可以認為是鉛垂面；基面是水平面；當主切削刃水平時，垂直于主切削刃所作的剖面為主剖面。
1前角γ0在主剖面中丈量，是前刀面與基面之間的夾角。其效果是使刀刃尖利，便于切削。但前角不能太大，否則會削弱刀刃的強度，簡單磨損乃至崩壞。加工塑性資料時，前角可選大些，如用硬質合金車刀切削鋼件可取γ0=10～20，加工脆性資料，車刀的前角γ0應比粗加工大，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，是主后邊與切削平面之間的夾角。其效果是減小車削時主后邊與工件的沖突，一般取α0=6～12°，粗車時取小值，精車時取大值。
3主偏角kr在基面中丈量，它是主切削刃在基面的投影與進給方向的夾角。其效果是：
1可改變主切削刃參與切削的長度，影響刀具壽命。
2影響徑向切削力的大小。
小的主偏角可增加主切削刃參與切削的長度，因而散熱較好，對延伸刀具使用壽命有利。但在加工細長軸時，工件剛度不足，小的主偏角會使刀具效果在工件上的徑向力增大，易產生曲折和振動，因此，主偏角應選大些。
車刀常用的主偏角有45°、60°、75°、90°等幾種，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與進給反方向的夾角。其主要效果是減小副切削刃與已加工外表之間的沖突，以-已加工外表的精糙度。
在切削-ap、進給量f、主偏角kr持平的條件下，減小副偏角kr，可減小車削后的殘留面積，從而減小外表粗糙度，一般選取kr′=5～15°。
5刃傾角入λs在切削平面中丈量，是主切削刃與基面的夾角。其效果主要是控制切屑的流動方向。主切削刃與基面平行，λs=0;刀尖處于主切削刃的蕞低點，λs為負值，刀尖強度增大，切屑流向已加工外表，用于粗加工；刀尖處于主切削刃的蕞高點，λs為正值，刀尖強度削弱，切屑流向待加工外表，用于精加工。車刀刃傾角λs，一般在-5-+5°之間選取。
四、車刀的刃磨
車刀用鈍后，必須刃磨，以便康復它的合理形狀和視點。車刀一般在砂輪機上刃磨。磨高速鋼車刀用白色氧化鋁砂輪，磨硬質合金車刀用綠色碳化硅砂輪。
車刀重磨時，往往依據車刀的磨損狀況，磨削有關的刀面即可。車刀刃磨的一般順序是：磨后刀面***磨副后刀面***磨前刀面***磨刀尖圓弧。車刀刃磨后，還應用油石細磨各個刀面。這樣，可有效地進步車刀的使用壽命和減小工件外表的粗糙度。
車刀刃磨的過程如下：
磨主后刀面，一起磨出主偏角及主后角，如圖(a)所示；
磨副后刀面，一起磨出副偏角及副后角， 如上圖(b)所示；
磨前面，一起磨出前角， 如上圖(c)所示；
修磨各刀面及刀尖， 如上圖(d)所示。
刃磨車刀的姿勢及方法是：
人站立在砂輪機的旁邊面，以防砂輪碎裂時，碎片飛出-；
兩手握刀的間隔放開，兩肘夾緊腰部，以減小磨刀時的顫動；
磨主、副后刀面時，車刀要放在砂輪的水平中心，刀尖略向上翹約3°~8°，車刀接觸砂輪后應作左右方向水平移動。當車刀離開砂輪時，車刀需向上抬起，以防磨好的刀刃被砂輪碰傷；
磨后刀面時，刀桿尾部向左偏過一個主偏角的視點；磨副后刀面時，刀桿尾部向右偏過一個副偏角的視點；
修磨刀尖圓弧時，通常以左手握車刀前端為支點，用右手滾動車刀的尾部。
刃磨車刀時要注意以下事項：
1刃磨時，34度皮帶輪刀片，兩手握穩車刀，刀桿靠于支架，使受靡面輕貼砂輪。切勿用力過猛，防止擠碎砂輪，形成事端。
2應將刃磨的車刀在砂輪圓周面上左右移動，皮帶輪刀片，使砂輪磨耗均勻，不出溝槽。防止在砂輪兩旁邊面用力粗磨車刀，以致砂輪受力偏擺，跳動，乃至破碎。
3刀頭磨熱時，即應沾水冷卻，防止刀頭因溫升過高而退火軟化。磨硬質合金車刀時，刀頭不應沾水，防止刀片沾水急冷而產生裂紋。
4不要站在砂輪的正面刃磨車刀，以防砂輪破碎時使操作者-。
五、常用的車刀品種和用處
車刀按用處可分外圓車刀，端面車刀，堵截刀，鏜孔刀，成形車刀和紋車刀等。
常用的車刀的品種
a90°車刀偏刀
b45°車刀(彎頭車刀)
c堵截刀
d鏜孔刀
e成形車刀
f螺紋車刀
g硬質合金不重磨車刀
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