1、概述: 近年來,數(shù)控刀具的科技成果主要體現(xiàn)在研發(fā)一刀多切削功能、提高其刀刃切削性能方面,適應(yīng)高速(超高速)、硬質(zhì)(含耐熱、難加工)、干式、精細(超精)切削及率數(shù)控機加工切削技術(shù)要求。隨著零件毛坯制造技術(shù)進步,零件毛坯幾何尺寸及切削余量控制較為,數(shù)控刀具新結(jié)構(gòu)、新品種的研發(fā)主要集中在輕、中負荷切削范圍內(nèi),并以孔加工、拉削、滾(擠、碾壓)壓、銑削及車削等五類刀具的變革較為活躍,配套研發(fā)其相應(yīng)刀片斷屑槽形。 2、數(shù)控工具系統(tǒng): 近幾年上出現(xiàn)了以HSK工具系統(tǒng)逐步替代各廠商研發(fā)的其它各類工具系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。歐州發(fā)達國家沿用德國DIN69893-1號HSK工具系統(tǒng)標準,標準化組委會為其制定了ISO/DIS標準。HSK工具系統(tǒng)具有動、靜剛度高、定位(迥轉(zhuǎn))精度好、充許轉(zhuǎn)速高(150000p.r.m)等特點。既便于規(guī)笵工具管理,又總體上節(jié)約了工具費用、降低生產(chǎn)成本。其首先應(yīng)用于加工中心、數(shù)控鏜銑床,逐漸擴大到各類車床(車削中心)、磨床(磨削中心)、數(shù)控專機及數(shù)控加工自動生線上,使用范圍幾乎覆蓋所有刀具領(lǐng)域。 3、孔加工刀具類: 在刀具門類中,孔加工刀具是一大家族,其小改小革層出不窮,在此就其主要突出的新結(jié)構(gòu)、新品種簡要分述如下: ●數(shù)控鉆頭: 整體式鉆頭:鉆尖切削刃由對稱直線型改進為對稱圓弧型(r=1/2D),以增長切削刃、提高鉆尖壽命;鉆芯加厚,提高其鉆體剛度,用S型橫刃(或螺旋中心刃)替代傳統(tǒng)橫刃,減小軸向鉆削阻力,提高橫刃壽命;采用不同頂角階梯鉆尖及負倒刃,提高分屑、斷屑、鉆孔性能和孔的加工精度;鑲嵌模塊式硬質(zhì)(超硬)材料齒冠;油孔內(nèi)冷卻及大螺旋升角(40)結(jié)構(gòu)等。zui近研制出整體式細顆粒陶瓷(Si3N4)、Ti基類金屬陶瓷材料鉆頭。 機夾式鉆頭:鉆尖采用長方異形對稱切削刃、鉆削力徑向自成平衡的可轉(zhuǎn)位刀片替代其它幾何形狀、鉆削力徑向總體合成平衡的可轉(zhuǎn)位刀片,以減小鉆削振動,提高鉆尖自定心性能、壽命和孔的加工精度。 ●復(fù)合(組合)孔加工數(shù)控刀具: 集合了鉆頭、鉸刀、擴(锪)孔刀及擠壓刀具的新結(jié)構(gòu)、新技術(shù),整體式、機夾式、復(fù)合(組合)孔加工數(shù)控刀具研發(fā)速度很快??傮w而言:采用鑲嵌模塊式硬質(zhì)(超硬)材料切削刃(含齒冠)及油孔內(nèi)冷卻、大螺旋槽等結(jié)構(gòu)是其目前發(fā)展趨勢。 ●數(shù)控鉸刀: 大螺旋升角(45)切削刃、無刃擠壓鉸削及油孔內(nèi)冷卻的結(jié)構(gòu)是其總體發(fā)展方向,zui大鉸削孔徑己達400mm. ●鏜刀: 單刃微調(diào)精密鏜刀正被多刃擴(锪)孔刀、鉸刀及復(fù)合(組合)孔加工數(shù)控刀具替代。國外研制出采用工具系統(tǒng)內(nèi)部推拉桿軸向運動或高速離心力帶平衡滑塊移動,一次走刀完成鏜削球面(曲面)、斜面及反向走刀切削加工零件背面的數(shù)控智能精密鏜刀,代表了鏜刀發(fā)展方向。 ●絲錐: 研發(fā)出大螺旋升角(45)絲錐,其切削錐視被加工零件材料軟、硬狀況,設(shè)計刃傾角、前角等。 ●擴(锪)孔刀: 多刃、配置各種數(shù)控工具柄及模塊式可調(diào)微型刀夾的結(jié)構(gòu)形式是目前擴(锪)孔刀具發(fā)展方向。 4、數(shù)控銑刀類: 整體式立銑刀:硬質(zhì)合金立銑刀側(cè)刃采用大螺旋升角(62)結(jié)構(gòu),立銑刀頭部的過中心端刃往往呈弧線(或螺旋中心刃)形、負刃傾角,增加切削刃長度,提高了切削平穩(wěn)性、工件表精度及刀具壽命。適應(yīng)數(shù)控高速、平穩(wěn)三維空間銑削加工技術(shù)的要求。 機夾式立銑刀:由各類機夾立銑刀的由可轉(zhuǎn)位刀片(往往設(shè)有三維斷屑槽形)組合而成的側(cè)齒、端齒與過中心刃端齒(均為短切削刃),可滿足數(shù)控高速、平穩(wěn)三維空間銑削加工技術(shù)要求。 數(shù)控銑刀均已采計算機輔助設(shè)計、切削摸擬仿真及數(shù)控加工技術(shù)成形制造。 機夾式數(shù)控面銑刀:刀體趨向于用輕質(zhì)高強度鋁、鎂合金制造,切削刃采用大前角、負刃傾角,可轉(zhuǎn)位刀片(幾何形狀多種)帶有三維斷屑槽形。 數(shù)控銑刀、復(fù)合孔加工刀具均應(yīng)用了高速回轉(zhuǎn)體動平衡及安全夾固技術(shù),一些高速回轉(zhuǎn)刀體上還應(yīng)用空氣動力學(xué)原理,利用旋風(fēng)冷切削刃,在干式切削加工時降低切削刃的溫度,提高刀具壽命。 5、車刀 切槽、切斷類型車刀發(fā)展了集車端面、外園、仿形、切槽、切斷、倒角加工的一刀多功能車削刀具,刀片夾緊方式采用鑲嵌式彈性刀體、切削力自位固定的結(jié)構(gòu),十分適用和新穎。 6、拉削刀具類: 在現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的支持下,研發(fā)出各種外輪廓精密成形、組合拉刀及車-拉組合成形拉削刀具,配以數(shù)控機床。使汽車部分工件批產(chǎn)效率成幾十倍提高,而且產(chǎn)品質(zhì)量、精度十分穩(wěn)定。 7、其它刀具: 汽車、摩托車的小模數(shù)漸開線外齒輪、花鍵軸零部件批產(chǎn)工藝采用滾壓、搓擠無屑加工工藝技術(shù),研發(fā)出刀具及特種數(shù)控機床,使特定的工件批產(chǎn)效率提高幾十倍,而且質(zhì)量、精度十分穩(wěn)定。 結(jié)束語 拉削、滾壓、搓擠刀具和復(fù)合(組合)孔加工數(shù)控刀具的創(chuàng)新成果往往會引起機加工觀念上的巨大變革,再集成刀具材料及特種數(shù)控機床領(lǐng)域的創(chuàng)新科技成果,所產(chǎn)生的社會效益和經(jīng)濟效益。
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