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车刀/镗刀 |
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提高加工效率的因素 |
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作者：成都千木数控刀具有限公司技术部 倪刚 |
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在加工过程中，要提高刀具的加工效率，即提高单位时间的金属去除率，要注意以下五个方面的因素：
1.提高金属切削用量，提高切削速度
这是最简单、最直接的方法。我们知道金属切除率Q=d×n×fz×z×ap×ae，由金属切除率公式可以看出提高切削速度、吃刀量和进给速度均能有效地提高单位时间的金属去除率，从而提高刀具的加工效率。但这种提高是有一定限度的，由于提高切削用量，所需的切削力和扭距也会相应提高。这样对刀具和工件夹持系统的刚性和强度以及机床的刚性和功率都提出了更高的要求。同时，这也是对刀片的材质和涂层的挑战。
2.采用高效的组合刀具
在一些大批量生产过程中，对产品的生产节拍精确到以秒为单位来计算。在采用常规刀具方案不能满足加工节拍要求时，通常采用一些组合刀具对工件的一些加工部位进行组合加工。这样的工序组合不仅能提高产品的位置精度（如同轴度和位置度等），还能减少换刀时间、刀具的移动和进给时间、工序间工件的运输、装夹以及调整时间，这样也能有效地提高刀具的加工效率。成都千木数控刀具有限公司在这方面积累了大量的实际经验，目前设计的组合刀具已广泛应用于汽车（零部件）、阀门、摩托车、汽油机、模具和工业缝纫机等领域。
图1、2、3中的组合刀具是我们为一家泵体生产企业设计的一套组合刀具，对泵体上的外圆进行套镗加工。由于泵体的外形比较复杂，加上对套镗工艺的不了解，厂家原来的工艺是单独在车床上设计了一套很复杂的工装进行车削加工。通过我们的技术调研，设计了这套组合刀具完成对外圆的粗套镗、倒角、锪面、半精套镗和精套镗的加工。由于这几步工序是同泵体的其他孔系的加工，可在数控加工中心上一次装夹完成，不仅有效的保证了外圆和孔的形状位置精度，还节省了工件的装夹时间和工序间的周转时间，同时还可减少了对设备和工装的重复投资。
图1 粗套镗、锪面、倒角
图2 半精套镗
图3 精套镗
3.采用先进的切削刀具和切削材料
改变一些传统的加工方式，采用高效切削刀具也能提高加工效率。众所周知，普通钻孔工序是耗时较长的加工工序，但如果采用浅孔钻进行钻孔，不仅可省去钻中心孔工序，钻孔效率通常也能提高3倍以上。在进行一些深孔镗削加工时，由于刀具较长，刀具刚性较差，为避免刀具在切削过程中产生振动，造成加工精度和加工表面质量的下降。通常切削用量都不会太高。但如果采用带有减振装置的镗刀，就可以提高切削用量，从而提高了生产效率。
采用一些先进的切削材料，如陶瓷、金属陶瓷、立方氮化硼（CBN）和金刚石（PCD），并利用这些材料的特性可以提高切削速度，加工一些难加工材料，实现以铣代磨、以车代磨，进一步提高了加工效率。
4.刀具的平衡技术
随着机床技术的发展，机床主轴的最高转速也在大幅提高。刀具平衡性能的提高，可以为刀具的高速切削奠定一个良好的基础。避免刀具的不平衡量在高速状态下产生的离心力对刀具的切削过程产生影响，造成刀具寿命和被加工工件表面质量和形状精度的下降，同时还会缩短机床主轴寿命。成都千木数控刀具有限公司生产的数控工具系统和旋转类刀具在结构上采用设计平衡（即结构平衡），还可根据用户的要求进行动平衡。
5.对整套刀具切削方案的优化
在对刀具所有结构和切削用量不变的前提下，通过对编程方式的改变，对刀具的走刀路径进行优化也可以提高刀具的加工效率。通过对整套刀具切削方案进行综合考虑，对刀具方案进行优化组合，不同加工部位间刀具的相互借用可减少刀具的数量，从而有效地提高加工效率。(end)
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(9/30/2009) |
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