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国际金属加工网 2019年08月13日

选择最佳切削刀具对机加工生产企业的成功至关重要。这也是一项不断反复的工作,并将直接影响到产品加工周期及工厂竞争力。

一家刀具企业仅英制规格的刀具就有40,000个!光从数字上比较就可以看出,挑选最合适的刀具是有多么的难!当然很多人说,工厂有啥刀具我们就用啥,但如果你更懂挑选刀具,会效率更高,更省钱,那老板不给你加薪给谁加薪呢!

挑选刀具需要考虑与机床的匹配性,以及利用最短时间最低成本加工出最高品质的零件。

我们将从以下15个方面探讨如何进行刀具选择:

1最重要的刀具

任何一把刀具停止工作,都意味着生产出现停顿。但并不意味着每把刀具都具有同样重要的地位。切削加工时间最长的刀具对生产周期的影响更大,因此同等前提下,应当给予这把刀具更多关注。此外,还应该注意加工关键部件及加工公差范围要求最严格的刀具。另外,对切屑控制相对差的刀具,如钻头切槽刀、螺纹加工刀具也应重点关注。因为切屑控制不佳可引起停机。

2与机床相匹配

刀具分右手刀及左手刀,因此选择正确的刀具非常重要。通常,右手刀具适合于逆时针旋转(CCW)的机床(沿主轴方向看);左手刀具适合于顺时针旋转(CW)的机床。如果你有几台车床,一些夹持左手刀具,其他的左右手兼容,那么请选择左手刀具。而对于铣削而言,人们通常倾向于选择通用性更强的刀具。但是尽管此类刀具涵盖的加工范围更大,也令你即刻损失了刀具的刚性,增大了刀具挠曲变形,降低了切削参数,同时更容易引起加工振动。另外,机床更换刀具的机械手对刀具的尺寸及重量也有所限制。若你购买的是主轴带内冷却通孔的机床,也请选择带内冷却通孔的刀具。

3与被加工材料相匹配

碳钢是机械加工中最常见的被加工材料,因此大多数刀具基于优化碳钢加工设计。刀片牌号需依据被加工材料进行选择。刀具制造商提供一系列的刀体及相配合的刀片用于加工诸如高温合金、钛合金、铝、复合材料、塑料及纯金属等非铁材料。当你需要加工上述材料时,请选择相匹配材质的刀具

4刀具规格

常见的错误是所选的车刀规格太小,铣刀规格太大。大规格的车刀刚性更佳;而大规格的铣刀不仅价格更高,且空切时间更长。总体而言,大规格的刀具价格高于小规格刀具。

5选择可换刀片式还是重新修磨式刀具

遵循的原则很简单:尽量避免修磨刀具。除了少数钻头和端面铣刀外,条件允许下,尽量选择可换刀片式或可换刀头式刀具。这会为你节省劳动力开支,同时获得稳定的加工效果。

6刀具材料及牌号

刀具材料及牌号的选择与被加工材料性能,机床最大速度及进给率密切相关。为被加工材料组选择更通用的刀具牌号,通常会选择涂层合金牌号。参考刀具供应商提供的“牌号应用推荐图表”。在实际应用中,常见的错误是用替换其他刀具厂家类似的材料牌号试图解决刀具寿命问题。如果你现有的刀具不理想,那么改选接近的其他厂家牌号很可能带来类似结果。要解决问题,必须明确刀具失效原因。

7功率要求

指导原则是物尽其用。如你购买了功率为20hp的铣床,那么,在工件及夹具允许的情况下,选择合适刀具和加工参数,使其能实现机床80%的功率运用。需特别留意机床用户手册中的功率/转速表,依据机床功率的有效功率范围选择可实现更佳切削应用的刀具。

8切削刃数

原则是,多多益善。购买带两倍切削刃的车刀并不意味着支付两倍的费用。在过去的十年,先进的设计,使得切槽刀、切断刀以及一些铣刀片的切削刃数目也实现了翻番。以先进的带有16个切削刃的刀片的铣刀替换原来的仅带4个切削刃的刀片的铣刀并不少见。而增加有效切削刃数还直接影响到工作台进给及生产率。

9选择整体式刀具还是模块式刀具

小规格刀具更适合整体式设计;大规格刀具更适合模块式设计。对大规格刀具而言,当刀具失效,用户往往希望仅仅更换小而且价格不高的部件就可重获新刀具。对于切槽刀及镗刀,尤其如此。

10选择单一刀具还是多功能刀

工件越小往往越适用复合刀具。例如,一把多功能刀具,可复合钻削、车削、内孔加工、螺纹加工和倒角加工。当然越复杂的工件也越适用于多功能刀具。机床只有在切削的时候才能为你带来收益,而不是在停机的时候。

11选择标准刀具还是非标特制刀具

随着数控加工中心(CNC)的普及,大家普遍认为可通过编程来实现工件形状,而不是依靠刀具,因此,不再需要非标特制刀具。而事实上,今天非标刀具仍占总刀具销售数量的15%。为什么?采用专用刀具可满足精密的工件尺寸要求,减少工序并缩短加工周期。对于大批量生产而言,非标特制刀具可很好地缩短加工周期、降低成本

12切屑控制

请记住,你的目的是加工出工件而不是切屑,但切屑可以清楚地反映出刀具的切削状态。总体而言,人们对切屑存在成见,因大多数人并未接受解读切屑的训练。记住以下原则:

好的切屑不会破坏加工,不好的切屑正相反

刀片多设计有断屑槽,而断屑槽是依据进给率来设计的,无论是轻切削的精加工还是重切削的粗加工。

切屑越小,越难以折断

对于难加工材料而言,切屑控制是一大难题。尽管不能更换被加工材料,但可以更新刀具,调整切削速度、进给率、切削深度、刀尖圆角半径等等。优化切屑,优化加工是一个综合选择的结果。

13编程

面对刀具、工件及数控加工机床,往往需要定义刀具路径。理想的情况是,了解基本的机器代码,有先进的CAM编程软件。刀具路径,必须考虑到刀具特征,如坡走铣角度,旋转方向,进给,切削速度等。每种刀具都有相应的编程技术以缩短加工周期,改进切屑,降低切削力。好的CAM编程软件可节省劳动力,提升生产率

14选择革新的刀具还是常规成熟刀具

以目前先进技术的发展速度,切削刀具的生产率,每10年就能翻番。对比10年前推荐的刀具切削参数,你会发现,现今的刀具可令加工效率翻倍,切削功率却降低了30%。新刀具合金基体更强固,韧性更高,可实现更高切削速度,更低切削力。断屑槽及牌号对应用的专一性更低,通用性更广。同时,现代刀具还增加了多功能性及模块化,这两者共同降低了库存,拓展了刀具应用。刀具发展还带动了新的产品设计和加工理念,如兼具车削和切槽功能的霸王刀、大进给铣刀,推动了高速加工、微量润滑冷却(MQL)加工及硬车技术等。基于以上因素及其他的原因,你也需要跟进最优选的加工方式,获悉最新的先进刀具技术,否则就有落后的危险。

15价格

刀具价格固然重要,却比不上因刀具而付出的生产成本的重要性。虽然刀具有其相应价格,但刀具的真正价值在于为生产率所履行的职责。通常,价格最低的刀具是造成生产成本最高的刀具。切削刀具的价格仅占零件成本的3%。因此请关注刀具的生产率,而不是其购买价格。

机械加工正发展成为一门专业科学,但经验依旧不可替代。作为对客户的回馈,刀具商的服务是免费的,他们甚至可以免费提供刀具试切。刀具供应商有经验的专家能对用户选择刀具提供最佳的,具有指导性的帮助。

(CIMES 北京机床展)

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