加工中心操作工技師論文

1、天津市職業(yè)技師鑒定論文刀具的選用及設計姓 名： 所報工種： 加工中心操作工申報等級： 二 級身份證號： 所在單位： 目 錄摘要.1關鍵詞.1前言.11刀具的選擇.11.1 刀柄的選擇.11.2 刀具的選擇.21.3 切削用量的確定.32 螺紋銑刀的設計.32.1刀具材料的選擇.42.2刀桿截面尺寸的確定.42.3刀尖尺寸和刀具幾何角度的計算.52.4切削用量的選擇. .6總結.7參考文獻.8【摘要】：刀具的選擇和切削用量的確定是數控加工工藝中的重要內容，它不僅影響數控機床的加工效率，而且直接影響加工質量。螺紋銑削加工與傳統(tǒng)螺紋加工方式相比，在加工精度、加工效率等方面具有極大優(yōu)勢?！娟P鍵詞】:選

2、用刀具 梯形內螺紋 加工效率刀具的選用及設計前 言在現代生產中，隨著零件材料的不同，對用到的刀具也有不同的要求，加工中不僅應保證高的制造精度和表面質量，而且要保證加工的效率。隨著技術的不斷深入，可以根據加工的需要設計特殊的刀具，本文簡述了加工中心刀具的不同種類，對選擇方法進行了詳細的討論，指出了加工中心刀具選擇的基本思路和應注意的問題。本文根據加工的實際需要設計了專用的螺紋銑刀，并且投入生產。1.刀具的選擇刀具選擇總的原則是：刀具的安裝和調整方便，剛性好，耐用度和精度高。在保證安全和滿足加工要求的前提下，刀具長度應盡可能短，以提高刀具的剛性。1.1刀柄的選擇在加工中心機床上，各種刀具分別裝在刀

3、庫中，按程序的規(guī)定進行自動換刀。因此必須采用標準刀柄，以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的刀具能迅速、準確地裝到機床主軸上。編程人員應充分了解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整范圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。 加工中心機床所用的刀具必須適應加工中心高速、高效和自動化程度高的特點，其刀柄部分要聯接通用刀具并裝在機床主軸上，由于加工中心類型不同，其刀柄柄部的型式及尺寸不盡相同。JT（ISO7388）表示加工中心機床用的錐柄柄部（帶有機械手夾持槽），其后面的數字為相應的ISO錐度號，如50、45、和40分別代表大端直徑為69.85、57.15和44.45毫米的7：24錐度。ST（IS

4、O297）表示一般數控機床用的錐柄柄部（沒有機械手夾持槽），數字意義與JT類相同。BT（MAS403）表示用于日本標準MAS403的帶有機械手夾持槽聯接。 加工中心刀具的刀柄分為整體式工具系統(tǒng)和模塊式工具系統(tǒng)兩大類。模塊式工具系統(tǒng)由于其定位精度高，裝卸方便，連接剛性好，具有良好的抗振性，是目前用得較多的一種型式，它由刀柄、中間接桿以及工作頭組成。它具有單圓柱定心，徑向銷釘鎖緊的聯接特點，它的一部分為孔，而另一部分為軸，兩者之間進行插入連接，構成一個剛性刀柄，一端和機床主軸連接，另一端安裝上各種可轉位刀具便構成一個工具系統(tǒng)。根據加工中心類型，可以選擇莫氏及公制錐柄。中間接桿有等徑和變徑兩類，根據

5、不同的內外徑及長度將刀柄和工作頭模塊相聯接。工作頭有可轉位鉆頭、粗鏜刀、精鏜刀、擴孔鉆、立銑刀、面銑刀、彈簧夾頭、絲錐夾頭、莫氏錐孔接桿、圓柱柄刀具接桿等多種類型?？梢愿Р煌募庸すぜ叽绾凸に嚪椒ǎ葱枰M合成銑、鉆、鏜、鉸、攻絲等各類工具進行切削加工。1.2刀具的選擇刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產中，

6、平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應選硬質合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。在進行自由曲面加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般取得很能密，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應優(yōu)先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大，必須引起注意的是，在大多數情況下，選擇好的刀具雖

7、然增加了刀具成本但由此帶來的加工質量和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低。在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標準刀柄，以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具，迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應了解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整范圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統(tǒng)，其刀柄有直柄（三種規(guī)格）和錐柄（四種規(guī)格）兩種，共包括16種不同用途的刀柄。在經濟型數控加工中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下

8、原則：盡量減少刀具數量；一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工部位；粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；先銑后鉆；先進行二維輪廓精加工，后進行曲面精加工；在可能的情況下，應盡可能利用數控機床的自動換刀功能，以提高生產效率等。1.3 切削用量的確定合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合經驗而定。 1)切削深度t。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等于加工余量，這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件

9、的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的余量進行精加工。數控機床的精加工余量可略小于普通機床。 2)切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經濟型數控加工中，一般L的取值范圍為：L=（0.60.9）d。 3)切削速度v。提高v也是提高生產率的一個措施，但v與刀具耐用度的關系比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時，v可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時，v可選200m/min以上。 4)主軸轉速n(r/min)。主軸轉速一般根據切削速度v來選定。

10、計算公式為：n=1000v/3.14159d 式中，d為刀具或工件直徑（mm）。(數控機床的控制面板上一般備有主軸轉速修調（倍率）開關，可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。) 5)進給速度vF 。vF應根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。vF的增加也可以提高生產效率。加工表面粗糙度要求低時，vF可選擇得大些。在加工過程中，vF也可通過機床控制面板上的修調開關進行人工調整，但是最大進給速度要受到設備剛度和進給系統(tǒng)性能等的限制。2 螺紋銑刀的設計某公司制一批美國化工廠用的閥體和閥蓋，兩者的毛坯均為銅鎳合金鑄件，其中閥蓋需加工一處3/46ACME英制梯形螺紋（圖1）。該梯

11、形螺紋具有內徑小，螺距大，牙槽深等特點。起初采用傳統(tǒng)螺紋加工方法，即用普通螺紋車刀加工內螺紋，加工過程中出現撞刀、粘刀等現象，加工效率極差，且加工質量得不到保證。后改用數控加工中心，配以專門設計加工的銑刀銑削此內螺紋，加工提高了近10倍。螺紋銑削加工與傳統(tǒng)螺紋加工方式相比，由于加工始終產生的是短切屑(對任何材料都是如此)，且銑刀留有排屑的空間，因此不存在切屑處置方面的問題。 在加工精度、加工效率方面具有極大優(yōu)勢。2.1 刀具材料的選擇由于閥蓋是銅鎳合金鑄件，材料具有很高的韌性，易粘刀，且銑削加工過程斷斷續(xù)續(xù)，刀具受到較大的沖擊力，切削過程伴有大量的熱量產生，刀具材料具要有較好的紅硬性

12、，綜合以上因素選擇硬質合金YG8作為刀具材料。2.2 刀桿截面尺寸的確定硬質合金螺紋銑刀的選擇通常有整體硬質合金刀具和帶硬質合金轉位刀片等幾種，前者適用加工較小的直徑范圍，而且其生產率比后者更高，根據工件加工的實際情況宜采用整體硬質合金刀具。由于該梯形內螺紋的內徑小，切深大，銑削時刀具切削抗力大，對刀具刀桿有較高的強度要求，因此宜選用盡量大的圓形刀桿截面尺寸，確保刀具強度（圖2）。刀桿直徑計算如下：刀桿直徑d14.5（2014.95）0.12×29.212.3 刀尖尺寸和刀具幾何角度的計算為了提高刀頭強度，改變刀頭加工方法，在刀頭和刀桿轉角處采用圓弧連接，增加刀頭截面面積。（圖3）。

13、螺紋銑刀的刀尖尺寸決定了梯形螺紋的牙形。刀尖寬度小了，則削弱了刀具刀尖強度；刀尖寬度大了，加工后的梯形螺紋中徑尺寸會偏小，會偏離公差要求，因此要選擇合理的刀尖寬度。根據梯形內螺紋的公差要求，刀尖寬度尺寸計算如下（圖4）：刀尖寬度X4.223÷2（2017）÷2× tan14.50×21.34根據加工經驗，刀尖寬度X圓整為1.30。由于此梯形內螺紋的螺旋角大，且工件材料的韌性高，加工螺紋時宜采用較大后角的刀具，使刀具刃口容易切入工件材料，也減小刀具對工件材料的擠壓（圖5和圖6）。 根據計算，中徑上螺旋角為4.530，設刀具工作后角為150，則左刀刃后角為1

14、9.530，右刀刃后角為10.470。2.4 切削用量的選擇根據刀具材料和工件材料，在冷卻液充分的條件下選擇合理的切削用量。切削速度 V14.5×3.14×3000/1000137m/min；進給量 f0.04mm/r（若走刀量少于0.02mm，則會加快刀具切削刃磨損，若超過0.05mm，則因刀具三面吃刀，切削抗力大，刀頭強度不夠。）；切削深度 h（2014.95）÷22.525mm；切削時間 T28÷4.233×20×3.14÷0.035×30003.96min總 結隨著產品市場的競爭的激烈，新產品和新材料層出不窮，一些