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精密微小切削刀具的特點

2011 年 09 月 14 日 by Willy Chen

刀具,精密微小切削刀具的特點

目前應用較多的精密微小切削方法主要有四種

  1. 精密微小車削
  2. 精密微小立銑削
  3. 精密微小飛切
  4. 精密微小鑽削

使用的精密微小切削刀具相應為精密微細車刀、平頭立銑刀球頭立銑刀、飛刀和鑽頭。

受尺度效應的影響,精密微小切削的刀具磨(破)損、切削力、切削表面形成等加工機理顯著區別於常規尺度切削,刀具所承受的切削抗力、摩擦和衝擊等工況條件更為惡劣。

適用於微小切削的刀具應滿足以下基本要求:

  1. 整體尺度小,局部特徵尺度微小

    針對微小型系統中廣泛存在的框架、平面、曲面、軸、槽、壁、孔等各類微小型結構,為了適應微小切削加工特徵微小、加工精度較高的特點,以及避免與工件之間的干涉,切削刀具的整體尺度和切削部分的特徵尺度必須同步減小。

  2. 切削刃鋒利

    在微小切削條件下,為了實現極微量的材料去除,改採用的切削深度和進給量通常在微米級,切削厚度與刀具刃口半徑處於同一數量級,數控刀具實際前角將表現為較大的負值。刃口半徑對於微小切削性能的影響不容忽視,切削刀具應具有足夠鋒利的切削刃。但是,受刀具材料特性和製造工藝的限制,刃口半徑還不能隨刀具整體尺度的降低而成比例地降低。

  3. 表面質量好

    表面質量對於微細切削刀具的使用性能影響極大。為了獲得良好的微小切削精度和表面質量,微小刀具應具有較高的表面完整性及較小的表面粗糙度和微觀成形缺陷。較差的表面質量不僅會增加微細切削時的摩擦阻力,導致加工表面惡化,而且會削弱刀具強度。

  4. 強度高,抗衝擊能力強

    對於小直徑的微小立銑刀和鑽頭等旋轉刀具,微細切削是在極高的主軸轉速下進行。微小切削刀具的切削部分應具備足夠高的強度和動態特性,能夠承受微小切削時的高頻衝擊負載

  5. 剛性好,抗變形能力強

    為保證加工精度,微小刀具應具有較高的剛性,以減小切削力作用下的變形和回彈。微小立銑削時,刀具剛性不足引起的軸向和徑向變形是影響加工精度的主要原因;微小鑽削時,鑽頭變形量過大引起的折斷將導致工件報廢。

  6. 耐磨性好,磨損過程均勻

    微小切削刀具的切削部分應具有足夠高的硬度,以保證其耐磨性。用已磨鈍的刀具進行微小切削,不僅影響加工精度,並且會產生明顯的加工毛刺,給表面精整帶來困難。

  7. 動平衡精度高

    微小立銑削時,刀具跳動與進給量的比值明顯大於常規切削。在極高的主軸轉速下,切削刃之間的切削負載極不均衡,切削力波動現象嚴重,將影響切削過程的穩定性和刀具的可靠性。為保證刀尖運動軌跡和加工精度,微小立銑刀、鑽頭等旋轉刀具應具有極高的動平衡精度,使用前必須隨同刀柄系統進行動平衡測試。

  8. 刀具夾持精確可靠

    微小旋轉刀具的安裝誤差是影響加工精度和可靠性的主要因素。數控刀具夾持系統應具有較高的接觸剛度和重複定位精度,並具有良好的高速鎖緊性。

微小切削刀具的材料

選用先進適用的刀具材料是保證微細切削刀具綜合性能的重要技術手段。單晶金剛石、細晶粒和超細晶粒硬質合金是比較理想的微細切削刀具材料。

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