三．緩解刀具壽命下降的工藝措施

　　隨著切削速度和進給速度大幅度提高，HSC加工中刀具的壽命普遍降低闹彩，需要從以下各方面采取措施改佛，盡可能減少刀具壽命的降低。

　　1.根據(jù)工件材料選用合適的刀具材料缭柄。針對不同工件材料進行的切削試驗結(jié)果表明檀氏，選用不同刀具材料后其使用壽命差別很大，甚至超過一個數(shù)量級软架。本文上節(jié)一般介紹了HSC加工常用的刀具材料及其應(yīng)用范圍纳帽。問題是工件材料和刀具材料的品種、牌號弄讥、生產(chǎn)廠家均浩繁龐雜挣呛，要從中篩選出最優(yōu)的具體組合础健，只能通過試驗和長期積累使用經(jīng)驗。

　　2.根據(jù)工件材料優(yōu)化刀具幾何參數(shù)舰绘。通過試驗切削發(fā)現(xiàn)蹂喻，適當增大刀刃的后角、盡可能縮短刀具的懸伸長度以及HSC加工鑄鐵件時適當增大刃口圓弧半徑捂寿，都可以提高刀具的相對壽命口四。

　　3.據(jù)工件材料優(yōu)化切削參數(shù)，包括切削速度vc秦陋，每齒進給量fz和徑向切深蔓彩。圖5試驗結(jié)果表明，隨著工件-刀具材料組合的變化驳概，以刀具相對壽命最長為目標的vc赤嚼、fz和刀具徑向切深最佳數(shù)值也發(fā)生變化，并且它們之間存在一定的牽連關(guān)系抡句。

　　　　　　　　　圖5 切削參數(shù)對刀具壽命的影響

　　4.優(yōu)化切削幾何關(guān)系探膊，合理選取球頭銑刀軸線相對于工件表面法線的傾角bf。圖6球頭銑刀軸線在進給平面中沿進給方向向前傾斜一定角度實行拽切(牽拉銑削)時待榔，刀具的相對壽命最高逞壁，而且可以大大降低已加工表面粗糙度。

　　　　　　　　　　圖6 球頭銑刀軸線傾斜方向

　　5.選取有利的走刀路線锐锣。例如圖7中半圓柱曲面债轰，可以采用幾種不同的走刀路線加工出來。經(jīng)過試切缕翁，選取拽切和順銑結(jié)合的走刀路線時刀具相對壽命最高丐闲，已加工表面粗糙度也較低，但空刀路程比拽叠凸、鉆和順索官、逆交替銑削的走刀路線長得多。

　　　　　　　　　　　圖7 銑削曲面走刀路線

　　6.采用最小量冷卻潤滑滨鼠。根據(jù)統(tǒng)計势瘤，切削加工中用于冷卻潤滑的開支甚至可能超過用于刀具的開支。出于節(jié)約和保護生態(tài)環(huán)境的考慮捶臂，歐美工業(yè)國家正在大力研究推廣干切削加工技術(shù)勃否，即最小量(<100ml/h)冷卻潤滑。例如用TiAlN 涂層整體硬質(zhì)合金鉆頭在X90CrMoV18高合金模具鋼上以1123r/min 的高轉(zhuǎn)速鉆孔赎躲，采用最小量冷卻潤滑后刀具壽命比完全不用冷卻潤滑提高近7倍避掩，進一步采取優(yōu)化刀具基質(zhì)材料的措施后刀具壽命提高15倍多，最后加上優(yōu)化刀具幾何參數(shù)和在TiAlN硬涂層上覆蓋MoS2軟涂層兩項措施，刀具壽命總共提高近32倍鬼雀。

四．激光刀具檢測系統(tǒng)

　　在新近引進的一臺5軸聯(lián)動數(shù)控高速銑削立式加工中心上顷窒，配備了一套激光刀具檢測系統(tǒng)，能夠在線以非接觸方式測量刀具的長度和直徑取刃，檢測刀具的破損和磨損情況蹋肮，能夠進行溫度補償，能夠?qū)蝹€切削刃實行控制璧疗，或者對多個直線或圓弧切削刃進行刀具形狀控制坯辩。它的檢測范圍包括能夠在機床上安裝使用的所有刀具，即直徑≤125mm崩侠，長度≤300mm漆魔，重量≤8kg。系統(tǒng)能夠檢測的刀具最小直徑為0.03mm却音，重復(fù)測量精度可以達到±1μm改抡。

　　該激光刀具檢測系統(tǒng)的硬件簡單而不顯眼。緊靠機床正面觀察操作位置左方安放激光發(fā)生器系瓢，沿機床Y軸向后到底的對面安放檢波器阿纤，分別用氣動遮板和吹凈裝置來保護光學(xué)元件免受冷卻潤滑劑和切屑污染。檢測系統(tǒng)還要求機床必須配備油霧吸收凈化裝置撼由。系統(tǒng)的硬件通過纜線及管道連接到機床CNC控制系統(tǒng)荡将。激光束是波長為0.67μm 的紅色可見光，輸出功率小于1W狭鳖。當機床主軸帶著刀具沿X軸向左移動到遮擋住70%的激光束時您账，檢測系統(tǒng)便發(fā)信號給機床CNC 控制系統(tǒng)，由后者起動常駐軟件把光束與刀具接觸點的坐標同控制系統(tǒng)刀具數(shù)據(jù)表中的已知值進行比較拳沙。系統(tǒng)通用的CNC 接口爽附，可以同Fanuc、SIEMENS Sinumerik怔惯、HEIDENHEIN iTNC 530 等多種主流數(shù)控系統(tǒng)連接蝗淡。系統(tǒng)具備宏編程功能，可用G 或M 代碼來指令運行大多數(shù)例行的檢測程序庞取。刀具檢測位置距離換刀位置很近避顶，便于檢測后必要時及時換刀。

　　在系統(tǒng)用于檢測之前译命，必須按三根坐標軸逐一進行校準標定芥吟。標定時侦铜，先把三個圓柱形參考銷的已知尺寸作為已知的長度专甩、高度和半徑尺寸輸入到機床控制系統(tǒng)的校準表中，然后分別把參考銷安裝到機床主軸上钉稍，每次用激光束來測定一個空間尺寸涤躲。把實測的三個空間尺寸分別同已知的三個尺寸進行比較棺耍，二者之間的偏差即是三根軸的偏置量。把這些數(shù)值存放在刀具表中种樱，就可以精確檢測任何刀具蒙袍。

　　該激光刀具檢測系統(tǒng)檢測精度、效率和自動化程度高嫩挤，檢測范圍大害幅，功能多，已經(jīng)越來越多地替代傳統(tǒng)的機械式對刀儀岂昭。

五．結(jié)束語

　　高速切削加工涉及材料以现、驅(qū)動和傳動、機床與刀具约啊、控制和數(shù)控邑遏、信息、測試監(jiān)控瘫笋、工藝路旬、冷卻潤滑等眾多領(lǐng)域，是一項綜合技術(shù)或者說系統(tǒng)工程锨堵。當機床設(shè)備安裝調(diào)試完畢進入長期使用后哑回，刀具將逐漸占據(jù)舉足輕重的地位，從硬件方面作為易損消耗品時時不斷地決定或制約高速切削加工的質(zhì)量属胖、效率荧肴、成本，需要始終加以關(guān)注研究而不能夠“一勞永逸”莲疤。本文表明恃定，高速切削刀具涉及材料、機械設(shè)計和制造砍机、工藝寞殿、檢測等多項技術(shù)，同樣表現(xiàn)出綜合性铭莱、系統(tǒng)性骡尽。

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