數控銑床的夾具
數控機床主要用於加工形狀復雜的零件,但所使用夾具的結構往往並不復雜。數控銑床夾具的選用可首先根據生產零件的批量來確定。對單件、小批量、工作量較大的模具加工來說,壹般可直接在機床工作臺面上通過調整實現定位與夾緊,然後通過加工坐標系的設定來確定零件的位置。
對有壹定批量的零件來說,可選用結構較簡單的夾具。例如,加工圖1所示的凸輪零件的凸輪曲面時,可采用圖2中所示的凸輪夾具。其中,兩個定位銷3、5與定位塊4組成壹面兩銷的六點定位,壓板6與夾緊螺母7實現夾緊。圖中:1-凸輪零件,2-夾具體,3-圓柱定位銷,4-定位塊,5-菱形定位銷,6-壓板,7-夾緊螺母。 數控銑床上所采用的刀具要根據被加工零件的材料、幾何形狀、表面質量要求、熱處理狀態、切削性能及加工余量等,選擇剛性好、耐用度高的刀具。常見刀具見圖3。
(1)銑刀類型選擇
根據被加工零件的幾何形狀,選擇刀具的類型有:
1) 加工曲面類零件時,為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切,而避免刀刃與工件輪廓發生幹涉,壹般采用球頭刀,粗加工用兩刃銑刀,半精加工和精加工用四刃銑刀,如圖4所示。
2) 銑大的平面時:為了提高生產效率和提高加工表面粗糙度,壹般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀,如圖5所示。
3) 銑小平面或臺階面時壹般采用通用銑刀,如圖6所示。
4) 銑鍵槽時,為了保證槽的尺寸精度、壹般用兩刃鍵槽銑刀,如圖7所示。
5)孔加工時,可采用鉆頭、鏜刀等孔加工類刀具,如圖8所示。
鉆頭 鏜刀
(2)銑刀結構選擇
銑刀壹般由刀片、定位元件、夾緊元件和刀體組成。由於刀片在刀體上有多種定位與夾緊方式,刀片定位元件的結構又有不同類型,因此銑刀的結構形式有多種,分類方法也較多。選用時,主要可根據刀片排列方式。刀片排列方式可分為平裝結構和立裝結構兩大類。 平裝結構(刀片徑向排列) 平裝結構銑刀(如圖9所示)的刀體結構工藝性好,容易加工,並可采用無孔刀片(刀片價格較低,可重磨)。由於需要夾緊元件,刀片的壹部分被覆蓋,容屑空間較小,且在切削力方向上的硬質合金截面較小,故平裝結構的銑刀壹般用於輕型和中量型的銑削加工。 立裝結構(刀片切向排列) 立裝結構銑刀(如圖10所示)的刀片只用壹個螺釘固定在刀槽上,結構簡單,轉位方便。雖然刀具零件較少,但刀體的加工難度較大,壹般需用五坐標加工中心進行加工。由於刀片采用切削力夾緊,夾緊力隨切削力的增大而增大,因此可省去夾緊元件,增大了容屑空間。由於刀片切向安裝,在切削力方向的硬質合金截面較大,因而可進行大切深、大走刀量切削,這種銑刀適用於重型和中量型的銑削加工。
銑刀的角度有前角、後角、主偏角、副偏角、刃傾角等。為滿足不同的加工需要,有多種角度組合型式。各種角度中最主要的是主偏角和前角(制造廠的產品樣本中對刀具的主偏角和前角壹般都有明確說明)。 主偏角Kr 主偏角為切削刃與切削平面的夾角,如圖11所示。銑刀的主偏角有90°、88°、75°、70°、60°、45°等幾種。
主偏角對徑向切削力和切削深度影響很大。徑向切削力的大小直接影響切削功率和刀具的抗振性能。銑刀的主偏角越小,其徑向切削力越小,抗振性也越好,但切削深度也隨之減小。
90°主偏角 在銑削帶凸肩的平面時選用,壹般不用於純平面加工。該類刀具通用性好(即可加工臺階面,又可加工平面),在單件、小批量加工中選用。由於該類刀具的徑向切削力等於切削力,進給抗力大,易振動,因而要求機床具有較大功率和足夠的剛性。在加工帶凸肩的平面時,也可選用88°主偏角的銑刀,較之90°主偏角銑刀,其切削性能有壹定改善。
60°~75°主偏角 適用於平面銑削的粗加工。由於徑向切削力明顯減小(特別是60°時),其抗振性有較大改善,切削平穩、輕快,在平面加工中應優先選用。75°主偏角銑刀為通用型刀具,適用範圍較廣;60°主偏角銑刀主要用於鏜銑床、加工中心上的粗銑和半精銑加工。
45°主偏角 此類銑刀的徑向切削力大幅度減小,約等於軸向切削力,切削載荷分布在較長的切削刃上,具有很好的抗振性,適用於鏜銑床主軸懸伸較長的加工場合。用該類刀具加工平面時,刀片破損率低,耐用度高;在加工鑄鐵件時,工件邊緣不易產生崩刃。 前角γ 銑刀的前角可分解為徑向前角γf和軸向前角γp,徑向前角γf主要影響切削功率;軸向前角γp則影響切屑的形成和軸向力的方向,當γp為正值時切屑即飛離加工面。徑向前角γf和軸向前角γp正負的判別見圖12。
常用的前角組合形式如下:
雙負前角,雙負前角的銑刀通常均采用方形(或長方形)無後角的刀片,刀具切削刃多(壹般為8個),且強度高、抗沖擊性好,適用於鑄鋼、鑄鐵的粗加工。由於切屑收縮比大,需要較大的切削力,因此要求機床具有較大功率和較高剛性。由於軸向前角為負值,切屑不能自動流出,當切削韌性材料時易出現積屑瘤和刀具振動。
凡能采用雙負前角刀具加工時建議優先選用雙負前角銑刀,以便充分利用和節省刀片。當采用雙正前角銑刀產生崩刃(即沖擊載荷大)時,在機床允許的條件下亦應優先選用雙負前角銑刀。
雙正前角 雙正前角銑刀采用帶有後角的刀片,這種銑刀楔角小,具有鋒利的切削刃。由於切屑收縮比小,所耗切削功率較小,切屑成螺旋狀排出,不易形成積屑瘤。這種銑刀最宜用於軟材料和不銹鋼、耐熱鋼等材料的切削加工。對於剛性差(如主軸懸伸較長的鏜銑床)、功率小的機床和加工焊接結構件時,也應優先選用雙正前角銑刀。
正負前角(軸向正前角、徑向負前角) 這種銑刀綜合了雙正前角和雙負前角銑刀的優點,軸向正前角有利於切屑的形成和排出;徑向負前角可提高刀刃強度,改善抗沖擊性能。此種銑刀切削平穩,排屑順利,金屬切除率高,適用於大余量銑削加工。瓦爾特公司的切向布齒重切削銑刀F2265就是采用軸向正前角、徑向負前角結構的銑刀。
銑刀齒數多,可提高生產效率,但受容屑空間、刀齒強度、機床功率及剛性等的限制,不同直徑的銑刀的齒數均有相應規定。為滿足不同用戶的需要,同壹直徑的銑刀壹般有粗齒、中齒、密齒三種類型。
粗齒銑刀 適用於普通機床的大余量粗加工和軟材料或切削寬度較大的銑削加工;當機床功率較小時,為使切削穩定,也常選用粗齒銑刀。
中齒銑刀 系通用系列,使用範圍廣泛,具有較高的金屬切除率和切削穩定性。
密齒銑刀 主要用於鑄鐵、鋁合金和有色金屬的大進給速度切削加工。在專業化生產(如流水線加工)中,為充分利用設備功率和滿足生產節奏要求,也常選用密齒銑刀(此時多為專用非標銑刀)。 合理選擇刀片硬質合金牌號的主要依據是被加工材料的性能和硬質合金的性能。壹般選用銑刀時,可按刀具制造廠提供加工的材料及加工條件,來配備相應牌號的硬質合金刀片。
由於各廠生產的同類用途硬質合金的成份及性能各不相同,硬質合金牌號的表示方法也不同,為方便用戶,國際標準化組織規定,切削加工用硬質合金按其排屑類型和被加工材料分為三大類:P類、M類和K類。根據被加工材料及適用的加工條件,每大類中又分為若幹組,用兩位阿拉伯數字表示,每類中數字越大,其耐磨性越低、韌性越高。
P類合金(包括金屬陶瓷)用於加工產生長切屑的金屬材料,如鋼、鑄鋼、可鍛鑄鐵、不銹鋼、耐熱鋼等。
M類合金用於加工產生長切屑和短切屑的黑色金屬或有色金屬,如鋼、鑄鋼、奧氏體不銹鋼、耐熱鋼、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。
K類合金用於加工產生短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料,如鑄鐵、鋁合金、銅合金、塑料、硬膠木等。 P01 P05 P10 P15 P20 P25 P30 P40 P50 M10 M20 M30 M40 K01 K10 K20 K30 K40 進給量 背吃刀量 切削速度 圖13 P、M、K類合金切削用量的選擇 1、進入車間實習時,要穿好工作服,大袖口要紮緊,襯衫要系入褲內。女同學要戴安全帽,並將發辮納入帽內。不得穿涼鞋、拖鞋、高跟鞋、背心、裙子和戴圍巾進入車間。註意:不允許戴手套操作機床;
2、註意不要移動或損壞安裝在機床上的警告標牌;
3、註意不要在機床周圍放置障礙物,工作空間應足夠大;
4、某壹項工作如需要倆人或多人***同完成時,應註意相互間的協調壹致;
5、不允許采用壓縮空氣清洗機床、電氣櫃及NC單元;
6、應在指定的機床和計算機上進行實習。未經允許,其它機床設備、工具或電器開關等均不得亂動; 1、操作前必須熟悉數控銑床的壹般性能、結構、傳動原理及控制程序,掌握各操作按鈕、指示燈的功能及操作程序。在弄懂整個操作過程前,不要進行機床的操作和調節。
2、開動機床前,要檢查機床電氣控制系統是否正常,潤滑系統是否暢通、油質是否良好,並按規定要求加足潤滑油,各操作手柄是否正確,工件、夾具及刀具是 否已夾持牢固,檢查冷卻液是否充足,然後開慢車空轉3~5分鐘,檢查各傳動部件是否正常,確認無故障後,才可正常使用。
3、程序調試完成後,必須經指導老師同意方可按步驟操作,不允許跳步驟執行。未經指導老師許可,擅自操作或違章操作,成績作零分處理,造成事故者,按相關規定處分並賠償相應損失
4、加工零件前,必須嚴格檢查機床原點、刀具數據是否正常並進行無切削軌跡仿真運行。 1、加工零件時,必須關上防護門,不準把頭、手抻入防護門內,加工過程中不允許打開防護門;
2、加工過程中,操作者不得擅自離開機床,應保持思想高度集中,觀察機床的運行狀態。若發生不正常現象或事故時,應立即終止程序運行,切斷電源並及時報告指導老師,不得進行其它操作;
3、嚴禁用力拍打控制面板、觸摸顯示屏。嚴禁敲擊工作臺、分度頭、夾具和導軌;
4、嚴禁私自打開數控系統控制櫃進行觀看和觸摸;
5、操作人員不得隨意更改機床內部參數。實習學生不得調用、修改其它非自己所編的程序;
6、機床控制微機上,除進行程序操作和傳輸及程序拷貝外,不允許作其它操作;
7、數控銑床屬於大精設備,除工作臺上安放工裝和工件外,機床上嚴禁堆放任何工、夾、刃、量具、工件和其它雜物;
8、禁止用手接觸刀尖和鐵屑,鐵屑必須要用鐵鉤子或毛刷來清理;
9、禁止用手或其它任何方式接觸正在旋轉的主軸、工件或其它運動部位;
10、禁止加工過程中測量工件、手動變速,更不能用棉絲擦拭工件、也不能清掃機床;
11、禁止進行嘗試性操作;
12、使用手輪或快速移動方式移動各軸位置時,壹定要看清機床X、Y、Z軸各方向“ 、-”號標牌後再移動。移動時先慢轉手輪觀察機床移動方向無誤後方可加快移動速度;
13、在程序運行中須暫停測量工件尺寸時,要待機床完全停止、主軸停轉後方可進行測量,以免發生人身事故;
14、機床若數天不使用,則每隔壹天應對NC及CRT部分通電2-3小時。
15、關機時,要等主軸停轉3分鐘後方可關機。