合理選擇與數(shù)控機床匹配的刀具

數(shù)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(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)進步產(chǎn)品、下降出產(chǎn)本錢,、進步經(jīng)濟效益的要求,。所以數(shù)控車床是國內(nèi)運用量蕞大、覆蓋面廣的一種機床,。在數(shù)控車床加工中，產(chǎn)品和勞動出產(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)加工零件的實際情況，合理選擇和運用與數(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,、---加工精度、進步勞動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(shè)備是用廣州機床廠的gsk980t經(jīng)濟型數(shù)控車床,，共6臺,。

2.原加工中存在的問題

 原出產(chǎn)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(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---，且占用時刻長,，還會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(zhuǎn)刀架換刀，導(dǎo)致刀架很簡單磨損,，定位精度出現(xiàn)差錯,，螺紋刀具 產(chǎn)量，還簡單出現(xiàn)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(chǎn)及修理費用添加,。由于換刀后需從頭對刀,、試車、調(diào)試的輔助時刻添加,，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,。
螺紋

3.---刀具的依據(jù)

 經(jīng)過剖析,、研討刀具結(jié)構(gòu),、工藝規(guī)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(biāo)準(zhǔn)化刀具,，改為機夾可轉(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(jié)多種切削加工,，進步出產(chǎn)效率。刀具本錢低,。由于是批量出產(chǎn),，且刀片可替換，盡管機夾刀可轉(zhuǎn)位刀片貴一些,，但刀具的本錢不會添加,，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,，進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，刀架就不會由于磨損而影響精度,，更不會引發(fā)停產(chǎn),、修理等問題。維護定位銷釘,�,！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,，則不會存在占機時刻長的問題。由于：選用標(biāo)準(zhǔn)化機夾可轉(zhuǎn)位刀具,，當(dāng)?shù)镀�上的一個切削刃磨鈍后,，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(dāng)?shù)奶幚砭湍軌蛄�,。選用優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu)方案,，兩個刀尖相隔---比本來兩把刀刀尖的距離近，換刀和空運行的時刻---縮短,，再結(jié)合加工工藝,、程序編寫，規(guī)劃短的空行,、切削進給道路,，可有用進步出產(chǎn)效率，下降刀具損耗,。

4.---后的刀具

 自己經(jīng)過以上剖析,、研討，依據(jù)現(xiàn)有的認(rèn)識和加工條件,，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題,，具體方法如下,。

 1將兩把機加刀合為一把機夾刀。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(zhuǎn)化刀架,，---地處理了由于要頻頻旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)過恰當(dāng)視點或替換，做簡單的刀補行程修正即可持續(xù)加工,，---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(shè)兩組刀補01,、02，在轉(zhuǎn)化刀尖執(zhí)行時刀具要離開工件---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(nèi)容及說明

程序內(nèi)容 程序說明

o1212     程序名

g00x100z100 定位到起刀點

t0101m3s200 調(diào)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(diào)用第二組刀補b號刀尖

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(chǎn)品的具有十分重要的含義�,，F(xiàn)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(shù)控機床或者生產(chǎn)線所使用的刀具,，其刃口已全部經(jīng)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(jīng)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(zhuǎn)鈍化等，立式旋轉(zhuǎn)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(fù)性好,、高和成本低一級特色，是現(xiàn)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(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,，重點研討磨粒類型,、磨粒尺寸和沖擊速度對外表的影響規(guī)則，而關(guān)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(fù)沖擊關(guān)于cr12鋼的沖蝕磨損,，選用實驗與有限元模仿相結(jié)合的辦法驗證了有限元模型能夠?qū)嵲谟行У啬７鲁鰶_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(yīng)力的影響規(guī)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(wěn)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,，螺紋，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(guī)則，關(guān)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(jù),。

1  單磨粒鈍化刃口防真模型的樹立

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(guī)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(fù)雜的,。

作為非線性有限元處理工具,，abaqus在處理復(fù)雜問題和模仿高度非線性問題上有---優(yōu)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(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,，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,，核算剖析步時刻為5e-5s，設(shè)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(jié)果

(1)刀具刃口應(yīng)力改變規(guī)則

單磨粒對刀具刃口效果的應(yīng)力矢量云圖見圖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,，刀具刃口外表會發(fā)生微小的變形，刃口遭到的應(yīng)力巨細(xì)在觸摸區(qū)以圓弧狀向四周擴展,，一起應(yīng)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(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)系見圖2,。在刀具刃口沖擊區(qū)域內(nèi)，越靠近磨粒沖擊點中心,，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(dāng)碳化硅磨粒從0時刻開端運動且當(dāng)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(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,，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(guī)則

3  多磨粒防真模型的樹立及結(jié)果

選用三顆磨粒重復(fù)沖擊,，研討多磨粒對刀具刃口的鈍化,。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(yīng)力散布

圖6為地一顆磨粒對刀具刃口沖擊的應(yīng)力云圖。由圖可知,，在地一剖析步t=2.5003e-06s時,，刀具刃口無太大改變，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�顆磨粒對同一位置進行沖擊后，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,，刀具刃口遭到的應(yīng)力效果區(qū)域進一步增大，蕞大應(yīng)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(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(fù)值,。磨粒速度為負(fù)是因為磨粒發(fā)生了回彈,，磨粒對刀具刃口產(chǎn)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(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圖8。地一顆碳化硅磨粒在對刀具刃口沖擊后會構(gòu)成一個的沖蝕坑,，接著第二顆,、第三顆磨粒重復(fù)沖擊，沖蝕坑不斷增大,，多磨粒的沖擊會使沖蝕坑越來越大,。

圖8  刀具刃口遭到重復(fù)沖擊的位移改變

(4)多磨粒對刀具刃口效果的能量改變規(guī)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(fā)生了磨粒動能和刀具刃口內(nèi)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(nèi)能因為磨粒的沖擊呈現(xiàn)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(zhuǎn)化成為刀具刃口內(nèi)能，使得刀具刃口進行鈍化,。

小結(jié)

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(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)單磨粒對刀具刃口進行鈍化時,，刀具刃口的應(yīng)力在沖擊區(qū)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(dāng)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(dāng)多碳化硅磨粒對刀具刃口進行不斷沖擊時,，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,。