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    行業動態

    刀具選擇要領

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        選擇最佳切削刀具對機加工生產企業的成功至關重要。這也是一項不斷反復的工作,并將直接影響到產品加工周期及工廠競爭力。

      一個普通的超市一般用48,750個單元貨位來擺放約35種豆子罐頭,可一家刀具企業僅英制規格的刀具就有40,000個。單從數字比較就可以看出,與挑選最合適的刀具相比,選擇豆子罐頭要簡單得多,而挑選刀具則需要考慮與機床的匹配以及利用最短時間最低成本加工出最高品質的零件等因素。下面我們探討如何進行刀具選擇。

      最重要的刀具

      任何一把刀具停止工作都意味著生產出現停頓,但這并不表示每把刀具都具有同樣重要的地位。切削加工時間最長的刀具對生產周期的影響更大,因此在同等前提下應給予這把刀具更多關注。此外,還應該注意加工關鍵部件及加工公差范圍要求最嚴格的刀具。對于切屑控制相對較差的刀具,如鉆頭、切槽刀、螺紋加工刀具也應重點關注,因為切屑控制不佳也可引起停機。

      與機床和被加工材料相匹配

      刀具分右手刀及左手刀,因此選擇正確的刀具非常重要。通常,右手刀具適合于逆時針旋轉(CCW)的機床(沿主軸方向),左手刀具適合于順時針旋轉(CW)的機床。如果有幾臺車床,一些夾持左手刀具,其他的左右手兼容,那么可以選擇左手刀具。對于銑削而言,人們通常傾向于選擇通用性更強的刀具,盡管此類刀具涵蓋的加工范圍更大,但也會即刻損失刀具的剛性,增大刀具的撓曲變形,同時降低了切削參數,更容易引起加工振動。另外,機床更換刀具的機械手對刀具的尺寸及重量也有所限制,若購買的是主軸帶內冷卻通孔的機床,請選擇帶內冷卻通孔的刀具。 碳鋼是機械加工中最常見的被加工材料,因此大多數刀具基于優化碳鋼加工而設計,刀片牌號需根據被加工材料進行選擇。刀具制造商提供一系列的刀體及相配合的刀片用于加工如高溫合金、鈦合金、鋁、復合材料、塑料及純金屬等非鐵材料,當需要加工上述材料時,可選擇相匹配材質的刀具。

      刀具規格、刀具材料及牌號

      常見的錯誤是所選的車刀規格太小,銑刀規格太大。大規格的車刀剛性更佳,而大規格的銑刀不僅價格更高,且空切時間更長??傮w來說,大規格的刀具價格高于小規格刀具。

      刀具材料及牌號的選擇與被加工材料性能、機床最大速度以及進給量密切相關。為被加工材料組選擇更通用的刀具牌號時通常會同時選擇涂層合金牌號,可參考刀具供應商提供的“牌號應用推薦圖表”。在實際應用中,常見的錯誤是用替換其他刀具廠家類似的材料牌號來試圖解決刀具壽命問題。如果現有的刀具不理想,那么改選接近的其他廠家牌號很可能帶來類似結果,要解決問題,必須明確刀具失效的原因。

      刀具形式選擇

      選擇可換刀片式還是重新修磨式刀具:選擇時所遵循的原則比較簡單,即盡量避免修磨刀具。除了少數鉆頭和端面銑刀外,在條件允許下,盡量選擇可換刀片式或可換刀頭式刀具。這能節省勞動力開支,同時獲得穩定的加工效果。

      選擇整體式刀具還是模塊式刀具:小規格刀具更適合整體式設計,大規格刀具更適合模塊式設計。對大規格刀具而言,當刀具失效時,用戶往往希望僅僅更換小而且價格不高的部件就可重獲新刀具。對于切槽刀及鏜刀尤其如此。

      選擇單一刀具還是多功能刀具:工件越小往往越適用復合刀具。例如,一把多功能刀具可復合鉆削、車削、內孔加工、螺紋加工和倒角加工。當然,越復雜的工件也越適用于多功能刀具。

      選擇標準刀具還是非標特制刀具:隨著數控加工中心(CNC)的普及,大家普遍認為可通過編程來實現工件形狀,而不是依靠刀具,因此,不再需要非標特制刀具。而事實上,今天非標刀具仍占總刀具銷售數量的15%。采用專用刀具可滿足精密的工件尺寸要求,減少工序并縮短加工周期。對于大批量生產而言,非標特制刀具可很好地縮短加工周期、降低成本。

      選擇革新刀具還是常規成熟刀具:以目前先進技術的發展速度來看,切削刀具的生產率每10年就能翻番。對比10年前推薦的刀具切削參數發現,今天的刀具可令加工效率翻倍,切削功率可降低30%。新刀具合金基體更強固,韌性更高,可實現更高切削速度,更低切削力。斷屑槽及牌號對應用的專一性更低,通用性更廣。同時,現代刀具還增加了多功能性及模塊化,這兩者共同降低了庫存,拓展了刀具應用。刀具發展還帶動了新的產品設計和加工理念,如兼具車削和切槽功能的伊斯卡的霸王刀、大進給銑刀,推動了高速加工、微量潤滑冷卻(MQL)加工及硬車技術等。因此,需要跟進最優選的加工方式,獲悉最新的先進刀具技術,否則就有落后的危險。

      功率要求

      原則是物盡其用。如果購買了功率為20hp的銑床,那么,在工件及夾具允許的情況下,應選擇合適刀具和加工參數使其能實現機床80%的功率運用。需特別留意機床用戶手冊中的功率/轉速表,依據機床功率的有效功率范圍選擇可實現更佳切削應用的刀具。

      切削刃數

      刃數的原則是多多益善。購買帶兩倍切削刃的車刀并不意味著支付兩倍的費用。在過去十年來,先進的設計使得切槽刀、切斷刀以及一些銑刀片的切削刃數目也實現了翻番。以帶有16個切削刃的刀片銑刀替換原來的僅帶4個切削刃的刀片銑刀已不少見,而增加有效切削刃數還直接影響到工作臺進給及生產率。

      切屑控制

      加工的是工件而不是切屑,但切屑可以清楚地反映出刀具的切削狀態。原則是:好的切屑不會破壞加工,不好的切屑正好相反。

      大多數刀片都有斷屑槽,而斷屑槽是依據進給率來設計的,無論是輕切削的精加工還是重切削的粗加工。切屑越小,越難以折斷。對難加工材料而言,切屑控制是一大難題。盡管不能更換被加工材料,但可以更新刀具,調整切削速度、進給率、切削深度、刀尖圓角半徑等等。優化切屑和優化加工是綜合選擇的結果。

      編程

      面對刀具、工件及數控加工機床,往往需要定義刀具路徑。理想的情況是:了解基本的機器代碼,有先進的CAM軟件包。刀具路徑必須考慮到刀具特征,如坡走銑角度、旋轉方向、進給、切削速度等。每種刀具都有相應的編程技術以縮短加工周期,改進切屑,降低切削力。好的CAM軟件包可節省勞動力,提升生產率。

      價格

      刀具價格固然重要,卻比不上因刀具而付出的生產成本的重要性。雖然刀具有其相應價格,但刀具的真正價值在于為生產率所履行的職責。通常,價格最低的刀具反而是造成生產成本最高的刀具。切削刀具的價格僅占零件成本的3%,因此需關注刀具的生產率,而不是其購買價格。

      機械加工正發展成為一門專業科學,但經驗依舊不可替代。作為對客戶的回饋,刀具商的服務是免費的,他們甚至可以免費提供刀具試切。刀具供應商有經驗的專家能對用戶選擇刀具提供最佳的、具有指導性的幫助。

      伊斯卡在美國有大約4,000位接受過正規切削刀具培訓的專業人員,他們帶著自己的專業技能拜訪過成千上萬家工廠,提供支持,實現在各式機床上對不同材料的工件不同部件的加工。

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