數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工相比,有其自身特點(diǎn),因此,數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)這些特點(diǎn)與要求。
數(shù)控加工具有以下特點(diǎn):
(1)自動(dòng)化程度高數(shù)控機(jī)床是由數(shù)控程序基于數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行工作,其加工過(guò)程中切削參數(shù)設(shè)定與轉(zhuǎn)換全自動(dòng)化,包括刀具的選擇與更換也大部分自動(dòng)完成,因此,其加工效率極高。據(jù)統(tǒng)計(jì),數(shù)控銑床的切削加工時(shí)間占總加工時(shí)間的70%左右,加工中心可達(dá)90%以上,最新的車(chē)銑復(fù)合數(shù)控加工機(jī)床的加工效率更高。
(2)加工精度高 數(shù)控機(jī)床加工不僅在曲線與曲面加工上的加工精度遠(yuǎn)高于普通機(jī)床加工,即使在普通機(jī)床加工工藝適用范圍內(nèi),數(shù)控加工的加工精度仍然高于傳統(tǒng)加工。數(shù)控加工由于加工過(guò)程程序控制的特定性,使其在加工質(zhì)量的穩(wěn)定性與加工精度的重復(fù)再現(xiàn)性遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)加工。
(3)加工適應(yīng)性強(qiáng) 數(shù)控加工改變了傳統(tǒng)加工通過(guò)機(jī)床專(zhuān)用夾具使工件位置適應(yīng)刀具位置的特點(diǎn),轉(zhuǎn)而以刀具位置的變化適應(yīng)工件表面復(fù)雜性的變化,這一點(diǎn)在多軸加工機(jī)床上效果更為明顯。因此,數(shù)控加工不僅可用于批量生產(chǎn)替代傳統(tǒng)的專(zhuān)用機(jī)床加工,而且還非常適用于單件、小批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品試制。其加工過(guò)程的機(jī)床夾具與切削刀具普遍采用通用性較好的結(jié)構(gòu)型式。
(4)適應(yīng)高速加工新技術(shù)的要求高速切削加工技術(shù)的出現(xiàn),對(duì)加工機(jī)床提出了新的要求,數(shù)控機(jī)床的電主軸技術(shù),摒棄了傳統(tǒng)的齒輪傳動(dòng),極大地提高了主軸轉(zhuǎn)速且轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換可無(wú)級(jí)調(diào)速、平穩(wěn)過(guò)渡;數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給軸同服控制與聯(lián)動(dòng)技術(shù),使得進(jìn)給速度可做得更高、進(jìn)給速度的轉(zhuǎn)換更為平穩(wěn)和可控,切削厚度的控制變得更為方便與可靠,這些適用于高速加工的特點(diǎn)是傳統(tǒng)加工機(jī)床所不可能實(shí)現(xiàn)的。
為適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn),數(shù)控刀具也必須有其特點(diǎn),通常可簡(jiǎn)稱(chēng)為“三高一專(zhuān)(即高效率、高精度、高可靠性與專(zhuān)用化),具體如下:
(1)數(shù)控刀具必須具有盡可能高的刀具壽命 刀具材料對(duì)刀具壽命的影響極大,數(shù)控加工普遍采用硬質(zhì)合金刀具材料,并大量應(yīng)用表面涂層技術(shù)。雖然整體式復(fù)雜刀具還廣泛應(yīng)用高速工具鋼刀具材料,但隨著粉末冶金材料制備技術(shù)被大量地用于高速工具鋼的改性,近年來(lái)整體式硬質(zhì)合金材料的圓柱立銑刀也大量出現(xiàn),大大提高了刀具壽命。為適應(yīng)高速加工的特點(diǎn),各種新型刀具材料(如PCD、PCBN、陶瓷刀具材料等)也被采用。
(2)機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具結(jié)構(gòu)成為數(shù)控刀具的主流機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具結(jié)構(gòu),其刀桿與刀片分開(kāi)制造,且基本是由專(zhuān)業(yè)化刀具廠家生產(chǎn),其不僅可降低刀具成本,而且使加工精度提高和刀片切削性能穩(wěn)定,應(yīng)用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具,當(dāng)?shù)毒邠p后,可通過(guò)刀片轉(zhuǎn)位迅速地轉(zhuǎn)換新的切削刃,即使全部切削刃磨損后,也可迅速更換新的刀片,轉(zhuǎn)換后的刀位點(diǎn)位置變化極小,基本不需重新對(duì)刀,僅需改變刀具的補(bǔ)償即可,極大地減少了對(duì)刀調(diào)整時(shí)間。數(shù)控加工基本不再需要自己刃磨刀具(刀片),即使重,也交由刀具制造商進(jìn)行。
(3)通用性刀具成為主選刀具數(shù)控加工過(guò)程中,加工表面的形狀與位置變化較大,加工夾具的通用性要求刀具要適應(yīng)工件的變化,因此,數(shù)控銑刀的切削部分盡可能選用通用的圓柱、球頭與圓角(又稱(chēng)圓鼻)形狀,數(shù)控車(chē)刀很少采用成形切削刃刀具,基本為單尖的刀頭,通過(guò)軌跡控制適應(yīng)曲面車(chē)削加工。復(fù)合式刀具結(jié)構(gòu)應(yīng)用不多。
(4)專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化刀具生產(chǎn),符合現(xiàn)代制造社會(huì)化協(xié)作大生產(chǎn)的特點(diǎn),其刀具研制針對(duì)性更強(qiáng),并可極大滿足市場(chǎng)的需求,保證刀具加工質(zhì)量,降低加工成本,同時(shí),刀具工作的可靠性也能得到保證。刀具專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn),使得數(shù)控刀具準(zhǔn)備階段由自制、自己刃磨轉(zhuǎn)變?yōu)檫x型與外購(gòu)為主,基本不重的特點(diǎn)。這就要求數(shù)控加工從業(yè)人員要更加關(guān)注刀具市場(chǎng)的各種信息,如主流的刀具生產(chǎn)商有哪些,各有什么性能與價(jià)格優(yōu)勢(shì),當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)是否可以方便購(gòu)得,經(jīng)常與刀具供應(yīng)商保持聯(lián)系與信息的暢通,及時(shí)獲取最新的刀具產(chǎn)品樣本等。
刀具的專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn),催生了專(zhuān)用數(shù)控刀具及其相關(guān)技術(shù)的出現(xiàn),各種適用于數(shù)控加工的刀具技術(shù)不斷出現(xiàn),如數(shù)控機(jī)床專(zhuān)用的7:24錐柄刀柄結(jié)構(gòu)與高速切削的刀柄結(jié)構(gòu)(HSK刀柄)、整體與模塊化的工具系統(tǒng)、內(nèi)冷卻式機(jī)夾刀具、高精度刀具裝夾的液壓夾柄與熱縮夾柄、高速切削加工的刀具動(dòng)平衡技術(shù)、機(jī)外刀具預(yù)調(diào)儀等。