可转位刀具的利与弊

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2017-09-25
【摘要】:可转位刀具通常由钢制刀体等组成。刀体上加工出刀片窝槽,用以精确定位刀片。钢制刀体需夹紧刀片,并可将刀体和刀片的组合体安装在加工机床上。

  从上世纪20年代末以来,硬质合金切削工具已普遍应用于金属切削领域。在1950年左右,采用硬质合金刀片的刀具逐步广泛用于金属切削,直到至今仍是金属切削的必备利器。


       可转位刀具通常由钢制刀体等组成。刀体上加工出刀片窝槽,用以精确定位刀片。钢制刀体需夹紧刀片,并可将刀体和刀片的组合体安装在加工机床上。

 

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图1 此面铣刀采用了16个刃口的刀片,具有良好的成本效益

 

       可转位刀具对整体刀具的优势


       在采用硬质合金可转位刀片前,需要将整体刀具从加工机床上拆卸下来进行重磨。由于重磨的工作量很大,大型工厂通常建立重磨车间来专门进行工具重磨。因此,采用可转位刀具的一个最显著好处就是不需要从生产现场拆卸刀具就可实现切削刃的更新。刀片切削刃的更新通常用以下方法来实现:松开夹紧的刀片,旋转或翻面(转位)刀片到一个新的切削刃,或安装一片全新的刀片来取代完全磨损的刀片。


       尽管某些场合还在使用整体钻头、丝锥和其它整体工具,在现代的车削工艺中,可转位车削刀具已处于主导地位。随着CNC机床的普及,可转位刀具已经有效取代了高速钢刀具、硬质合金钎焊刀具和特殊成形刀具。借助CNC机床的多轴联动和几乎无需使用专用车削刀具,可转位车削刀具能简化生成复杂形状。


       此外,在车床上使用可转位钻头也比使用传统的整体高速钢或硬质合金钻头更具优势。通常先用可转位钻头钻孔,然后将钻头偏离孔中心来扩孔,这样就不需使用镗刀进行镗孔。由于CNC车床的转塔刀架通常会由于磨损造成不对中而损坏标准钻头,而采用可转位钻头就会更适应这种不对中情况。

 常见应用


       不同刀具制造商的可转位车削刀具有很大的通用性。车削刀片按常用形状如菱形、正方形和圆形来制造,刀片的形状和尺寸符合ANSI和ISO标准。这种通用性可使工艺人员自由选择刀片的材质和刃口槽型。由于所有的主流刀具制造商均按相关标准生产车削刀片,因此,选择一种最佳性能的刀片相对来说比较容易。


       与车削刀具不同,不同刀具制造商的可转位铣刀刀体采用了不同的刀片形状和槽型,用户只能购买对应刀具制造商的铣刀片。尽管如此,工具制造商已为其专有的刀片形状开发了成系列的铣刀刀体,一种刀片就可用在一个系列的刀体上,由此可减少库存并让工艺人员的使用更灵活。


大多数工具的制造商可定制非标的可转位成形刀具。而成形铣削刀具仍是完成复杂形状的有效方法,并能提高生产效率和减少刀具库存。通常,带有阶梯、圆弧和倒角特征的零件需用多种刀具共同加工。若采用组合可转位成形刀具来加工,则可缩短生产时间、降低刀具库存和提高零件质量。

 

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图2 车床镗刀头可更换,因此可使用不用的刀片

  定制的非标可转位刀具价格昂贵,并且通常需要修改刀片,因此刀片价格不菲。因为这些原因,定制的可转位刀具通常用于大批量生产或用于制造昂贵零件。


       可转位铣削刀具的一个重大技术进步在于对模具大型腔体的插铣粗加工。由于用于深腔或阶梯的粗加工刀具很长,在传统加工工艺中,刀具侧面给进切削会诱发刀具振动。粗加工插铣刀则按轴向进给,可使切削力导向机床刚性最好的主轴锥度部位。需要超长刀具加工时采用插铣粗加工可带来很高的金属去除率。

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