在加工車削件和多任務(wù)零件方面更具競爭力意味著緊跟切斷刀具和切斷方法的技術(shù)發(fā)展步伐。大多數(shù)制造商需要執(zhí)行的工序通常是棒料、管材和機械零件的切斷,由于經(jīng)常為第一道或最后一道工序,因此有必要持續(xù)進行優(yōu)化。那么,現(xiàn)在刀具發(fā)展該如何應(yīng)對挑戰(zhàn)并且如何最佳地解決切斷問題呢?
首先要確立最佳切斷工序。在分析切斷工序時,第一是根據(jù)批量大小進行分類。在選擇刀具時,考慮通用性與專用性。對于單個零件存在多項甚至一項變化的應(yīng)用場合,往往需要通用刀具。而批量生產(chǎn)需要提供專用刀具,在性價比、安全和質(zhì)量一致性盡可能高的前提下確立特定工序。對于中等批量應(yīng)用,利用最少量的合適刀具獲得高生產(chǎn)效率和安全性是其最重要的特性。
在尋找正確的刀具時,應(yīng)將切斷看作三項基本因素的組合:切斷直徑所需的刀板懸伸,刀具寬度會受懸伸影響其最大強度,刀具寬度又會影響刀具可能的進給率,而進給率則決定著完成工序所需的時間。此外,進給率也決定著刀片槽形——鋒利的刀片槽形適合低進給,而堅固的刀片槽形則適合高進給。
進給也與加工條件有關(guān)。加工條件可以通過穩(wěn)定性水平、材料狀況和切削類型進行評估,以確定工況是良好、一般還是惡劣。工件材料也可影響加工條件以及刀片牌號和切削參數(shù)的選擇。
其次,需要確立最適合于工序的刀柄類型和刀具系統(tǒng)。工件直徑至關(guān)重要,刀柄與所需的切削深度直接相關(guān)。切斷時大多數(shù)切削深度處于6~28mm的中等加工范圍內(nèi),深切斷的切削深度為28~55mm,而淺切斷則為0.25~6mm。
選擇刀柄時,要兼顧通用性和穩(wěn)定性。批量大小和操作變化也將影響到選擇方向。由于刀具懸伸可設(shè)置成適合不同的直徑,因此可調(diào)整刀板的刀具能用于各種工件直徑。另一方面,帶整體式增強刀板的刀柄只適合一定范圍的直徑,但能提供最大的強度。
再者,需要確定切斷時刀片選擇的最佳步驟。切削刃在切削中引導(dǎo)刀具并控制切屑,同時決定飛邊和毛刺的形成。相對較薄的刀片與刀柄之間的接口質(zhì)量是刀具穩(wěn)定性的根本。為了保持穩(wěn)定性,需要良好的軌道和V形刀片座結(jié)構(gòu),并最好與相對較長的刀片配合使用。
刀片寬度因切斷刀具的切削深度能力而異,小切削深度(工件直徑)可使用薄刀片,而大切削深度則需使用更寬的刀片以保證強度。刀柄上的刀片座型號與刀片寬度相對應(yīng),每種系統(tǒng)都有其特定的刀片寬度范圍,例如CoroCut單、雙刃系統(tǒng)有8種不同的刀片寬度,范圍從1.5~8mm;而CoroCut 3則適合于淺切斷,有3種刀片寬度,范圍介于1~2mm之間。
當為工序選擇刀片槽形和牌號時,應(yīng)當確立切削刃鋒利性、強度和寬度最合適的組合,以確保盡可能高的每轉(zhuǎn)進給量,從而獲得更高的生產(chǎn)效率。鋒利的刃槽形易于切削,所需機床功率小,使振動趨勢最小化。堅固的槽形負前角更大,切削刃也得到增強,能承受要求更苛刻的切削和粗加工,并且可實現(xiàn)更高的進給率。
對于刀片牌號選擇,切削刃強度應(yīng)該優(yōu)先考慮,它能確保切斷工序的安全性。這意味著應(yīng)優(yōu)先考慮韌性,而不是更鋒利和更硬的槽形和牌號。其次針對操作因素和加工條件,保證合乎要求的表面質(zhì)量和進給率,應(yīng)繼續(xù)改進牌號使刀片更耐磨,以獲得更高的進給率和更長的刀具壽命。
然后,切斷時應(yīng)使飛邊與毛刺最小化。毛刺形成是切斷工序中一個控制問題。切削刃的前角(主偏角)很大程度上決定毛刺的形成0°主偏角一般會產(chǎn)生最筆直的切削路徑和最佳的表面質(zhì)量,但會在切口末端留下毛刺。在切斷的部分落下并且切削刃通過工件中心后,斜角刃就能最小化或完全切掉毛刺。由于很容易控制刀具偏離預(yù)期的直刀具路徑,因此具有較大前角的切削刃會對切口的直線度產(chǎn)生負面影響。因此,盡管從鋒利方面應(yīng)考慮適合低進給槽形,選用的10°和 15°前角,但適中的斜角刃(5°)通常為最佳選擇。
在限制飛邊形成方面,切削刃的鋒利性具有重要作用。磨削的正前角切削刃可以最小化飛邊,而帶有大圓角刀尖的堅固槽形則容易形成飛邊,尤其是采用較大的進給率時。采用同一刀具或精加工刀具切斷之后的額外走刀是獲得最佳生產(chǎn)效率的一種解決方案之一。
最后,對于良好的切斷,合適且充足的冷卻液供應(yīng)及其方向常常至關(guān)重要。帶集成式冷卻液供應(yīng)的刀塊就是一種解決方案。此外冷卻液從下面供應(yīng)可以延長刀具壽命和改善切屑控制。在切斷棒料時,所切削的工件直徑會不斷變小,到達中心時接近于零。切削速度因此會顯著降低,從而增大積屑瘤在切削刃上形成的趨勢,進而對刀具壽命產(chǎn)生負面影響。提高主軸轉(zhuǎn)速并在穿過之前將進給率降低幾毫米能夠彌補這種不利影響。
對于競爭激烈的切斷應(yīng)用來說,最佳化進給率是優(yōu)先考慮因素,進給在很大程度上決定生產(chǎn)效率的高低。進給也意味著可以在切削、停留或啄進期間通過改變進給來控制切屑形成。在降低切削速度時也可以最小化振動趨勢提高進給率。進給率也應(yīng)針對正確的刀具壓力進行設(shè)置以確保直刀具路徑,并在切斷終了前有所降低以免強行切斷,同時在間斷切削時確保其安全性。因此,進給、刀片和刀柄的組合是切斷時至關(guān)重要的最佳化因素。