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数控刀具不断创新促进机床快速发展

信息来源:gkong.biz  时间:2011-10-13  浏览次数:244

  1、概述:
  近年来,数控刀具的科技成果主要体现在研发一刀多切削功能、提高其刀刃切削性能方面,适应高速(超高速)、硬质(含耐热、难加工)、干式、精细(超精)切削及高效率数控机加工切削技术要求。随着零件毛坯制造技术进步,零件毛坯几何尺寸及切削余量控制较为精确,数控刀具新结构、新品种的研发主要集中在轻、中负荷切削范围内,并以专用孔加工、拉削、滚(挤、碾压)压、铣削及车削等五类刀具的变革较为活跃,配套研发其相应刀片断屑槽形。
  2、数控工具系统:
  近几年国际上出现了以“HSK”工具系统逐步替代各厂商研发的其它各类工具系统的发展趋势。欧州发达国家沿用德国DIN69893-1号HSK工具系统标准,国际标准化组委会为其制定了ISO/DIS标准。HSK工具系统具有动、静刚度高、定位(迥转)精度好、充许转速高(≤150000p.r.m)等特点。既便于规笵工具管理,又总体上节约了工具费用、降低生产成本。其首先应用于加工中心、数控镗铣床,逐渐扩大到各类车床(车削中心)、磨床(磨削中心)、数控专机及数控加工自动生线上,使用范围几乎覆盖所有刀具领域。
  3、孔加工刀具类:
  在刀具门类中,孔加工刀具是一大家族,其小改小革层出不穷,在此就其主要突出的新结构、新品种简要分述如下:
  ●数控钻头:
  整体式钻头:钻尖切削刃由对称直线型改进为对称圆弧型(r=1/2D),以增长切削刃、提高钻尖寿命;钻芯加厚,提高其钻体刚度,用“S”型横刃(或螺旋中心刃)替代传统横刃,减小轴向钻削阻力,提高横刃寿命;采用不同顶角阶梯钻尖及负倒刃,提高分屑、断屑、钻孔性能和孔的加工精度;镶嵌模块式硬质(超硬)材料齿冠;油孔内冷却及大螺旋升角(≤40°)结构等。最近研制出整体式细颗粒陶瓷(Si3N4)、Ti基类金属陶瓷材料钻头。
  机夹式钻头:钻尖采用长方异形专用对称切削刃、钻削力径向自成平衡的可转位刀片替代其它几何形状、钻削力径向总体合成平衡的可转位刀片,以减小钻削振动,提高钻尖自定心性能、寿命和孔的加工精度。
  ●复合(组合)孔加工数控刀具:
  集合了钻头、铰刀、扩(锪)孔刀及挤压刀具的新结构、新技术,整体式、机夹式、专用复合(组合)孔加工数控刀具研发速度很快。总体而言:采用镶嵌模块式硬质(超硬)材料切削刃(含齿冠)及油孔内冷却、大螺旋槽等结构是其目前发展趋势。
  ●数控铰刀:
  大螺旋升角(≤45°)切削刃、无刃挤压铰削及油孔内冷却的结构是其总体发展方向,最大铰削孔径己达φ≤400mm.
  ●镗刀:
  单刃微调精密镗刀正被多刃扩(锪)孔刀、铰刀及复合(组合)孔加工专用数控刀具替代。国外研制出采用工具系统内部推拉杆轴向运动或高速离心力带平衡滑块移动,一次走刀完成镗削球面(曲面)、斜面及反向走刀切削加工零件背面的数控智能精密镗刀,代表了镗刀发展方向。
  ●丝锥:
  研发出大螺旋升角(≤45°)丝锥,其切削锥视被加工零件材料软、硬状况,设计专用刃倾角、前角等。
  ●扩(锪)孔刀:
  多刃、配置各种数控工具柄及模块式可调微型刀夹的结构形式是目前扩(锪)孔刀具发展方向。
  4、数控铣刀类:
  整体式立铣刀:硬质合金立铣刀侧刃采用大螺旋升角(≤62°)结构,立铣刀头部的过中心端刃往往呈弧线(或螺旋中心刃)形、负刃倾角,增加切削刃长度,提高了切削平稳性、工件表精度及刀具寿命。适应数控高速、平稳三维空间铣削加工技术的要求。
  机夹式立铣刀:由各类机夹立铣刀的由可转位刀片(往往设有三维断屑槽形)组合而成的侧齿、端齿与过中心刃端齿(均为短切削刃),可满足数控高速、平稳三维空间铣削加工技术要求。
  数控铣刀均已采计算机辅助设计、切削摸拟仿真及数控加工技术成形制造。
  机夹式数控面铣刀:刀体趋向于用轻质高强度铝、镁合金制造,切削刃采用大前角、负刃倾角,可转位刀片(几何形状多种)带有三维断屑槽形。
  数控铣刀、专用复合孔加工刀具均应用了高速回转体动平衡及安全夹固技术,一些高速回转刀体上还应用空气动力学原理,利用旋风冷切削刃,在干式切削加工时降低切削刃的温度,提高刀具寿命。
  5、车刀
  切槽、切断类型车刀发展了集车端面、外园、仿形、切槽、切断、倒角加工的一刀多功能车削刀具,刀片夹紧方式采用镶嵌式弹性刀体、切削力自位固定的结构,十分适用和新颖。
  6、拉削刀具类:
  在现代数控加工技术的支持下,研发出各种专用外轮廓精密成形、组合拉刀及车-拉组合成形拉削刀具,配以专用数控机床。使汽车部分工件批产效率成几十倍提高,而且产品质量、精度十分稳定。
  7、其它刀具:
  汽车、摩托车专用的小模数渐开线外齿轮、花键轴零部件批产工艺采用滚压、搓挤无屑加工工艺技术,研发出专用刀具及特种数控机床,使特定的工件批产效率提高几十倍,而且质量、精度十分稳定。
  结束语
  拉削、滚压、搓挤刀具和复合(组合)孔加工数控刀具的创新成果往往会引起机加工观念上的巨大变革,再集成刀具材料及特种数控机床领域的创新科技成果,所产生的社会效益和经济效益。
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