探討數控車刀與普通車刀的互換性及區別
2017-4-10 來源：蒲城清潔能源化工有限責任公司, 作者：張曉東,張發展,吳洪彬
摘要:在我國的大中型制造類企業中,隨著生產的高負荷性和長周期性對設備的工況穩定性要求相應增加,企業對設備自動化程度及生產效益的不斷跟進,造成了現在的設備生產及維修要求越來越嚴格,技術也趨于復雜。機床在制造或維修過程中不得不考慮使用更為可靠的數控復合車刀,以滿足精度和效率等多方面的要求。本文中,將簡要探討下常用的數控復合刀具在普通機床上使用的互換性與區別。
關鍵詞:制造;檢維修;車床;復合車刀
1.車床分類
對于車間內的制造及檢維修所使用車床,一般可以按照功能大小分為三種類型:普通車床、數控車床、車削加工中心。
(l)普通車床:主要作用于普通零部件旋轉面的加工,加工的零件范圍廣泛,主軸轉速以及縱向橫向進給量的調整范圍比較大。一般能夠完成內外圓柱面、內外圓錐面、內外球面以及內外螺紋的加工。這類車床主要由人手動操作,加工效率低,適用于散件、少批量生產和修配類車間。
(2)數控車床:在普通車床的結構上進行設計改變,加裝通用數控系統而形成數控車床。功能較為強大,自動化程度和加工精度較高,它具有廣泛的加工工藝性能,可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。適用于一般回轉類零件的車削加工。這種數控車床可同時控制坐標軸x軸和z軸。
(3)車削加工中心:相較普通數控車床增加了c軸和動力頭,并且配置有刀庫可運行中不間斷更換各種刀具。可控制X、Z和C三個坐標軸,并組成聯動控制軸。在數控車床固有加工能力基礎上可以進行徑向和軸向銑削、曲面銑削、中心線不在零件回轉中心的孔和徑向孔的鉆削等加工。
2.車刀互換性的討論
在這些不同等級的車床中,車刀扮演著核心工器具的角色。一般而言,車刀由以下幾個部分組成:主切削刃、副切削刃、前刀面、主后刀面和副后刀面、刀尖角、刀柄。按切削和刀柄不同又分為:焊接刀、整體刀、復合刀(機夾式)。普通車刀一般為焊接刀和整體刀,需磨刀,成本低,在中小規模企業使用較多。數控車刀一般指可轉位的復合刀,因不需刃磨大量應用于數控機床上。每種車床用的刀具都具有高度相似性、同質性及部分互換性。那么為何有必要在普通機床上使用數控刀具呢?可從三個方面加以說明討論。
(l)從實際工作經驗中討論。具備一定實力的大中型生產類企業中(除機加企業外),因為占據企業機電專業主導地位的是檢維修部門,機加屬于檢維修內的輔助工位。相比以機加工為主導的企業,其他生產類企業在檢維修的工作中,機床的作用基本屬于修配和小批量加工。因此大多數檢維修部門并不需要配置價格昂貴的數控機床,只配置普通機床就可滿足修配需要,若遇到棘手的零部件一般考慮外委加工。在生產類企業的實際檢維修過程中,機加設備及相關工人員配置不足等傳統問題一直困擾檢維修部門。因此普通車床所用普通車刀在對付一些高精度零部件及一些搶修任務時,由于磨刀周期和刀具質量等因素的影響,用僅有的少數機加員工修配就顯得力不從心。舉例說明:在過程控制類型的企業比如:化工/能源、生物/制藥、冶煉/金屬中,因為設備的滿負荷運行經常帶來重大故障及跳車事故,又因為客觀原因無法實現停車再投料工作,只能給出臨時搶修時間,所以面臨的往往是強度高且時間緊的任務。所以對于機加專業而言,普通車刀就暴漏出極大的弱點。
(2)從加工穩定性上討論。因為數控車床相比較普通車床提高了床身的主軸剛性,數控車床用復合刀具可以在較高的主軸速度及進給量下進行切削。在相同的被加工工件材質下,數控車刀的背吃刀量可以允許增大些、進給量也可以提高,這樣一來數控復合車刀就較之普通車刀體現出了它的加工效率高、加工精度可靠、加工較穩定等特點。在互換性方面,經過刀架夾持范圍的測量對比,普通焊接車刀一般尺寸為20性。方、30*30方、40料。方等;數控車床復合刀具尺寸一般在10*10方至艷料2方之間占多數,也有長方形刀柄截面的刀具(例如20性5、30*35)。數控刀具雖然規格上要復雜繁多,但多屬于普通車床刀架夾持范圍之內,實際操作中找到屬于該機床允許范圍的數控復合刀具相對簡單,如果的確無法夾持匹配,也可考慮改裝或更換刀架。
(3)從成本上討論。雖然在一般性的加工修配中,數控刀具的價格相對普通車刀較貴一些,過去一般不推薦為普通車床加工用。但因其使用壽命更長,已有越來越多的修造單位在刀具庫里配置一定數量的數控刀具用于高低搭配。目前普通車床主要還是使用以前的YT、YG類合金刀具或高速鋼刀具,雖成本低廉但品質粗劣、切削速度低、刀口易損壞、人工磨刀效率低。簡單的了解一下刀具的成本:目前市場行情(以2015年為例)普通焊接車刀中等質量的一般為12元/把,需要刃磨(刃磨后不一定標準且不及數控刀)。中等質量的數控復合車刀刀體200元/把,刀頭20元/片(兩三個轉位)。
3.區別與特點
數控復合刀具相對普通刀具的有明顯優點,概括如下:
(l)刀片采用M級或更高等級精度;(2)刀桿經過了精密加工;(3)斷屑槽型可靠性高;(幼復合式夾緊結構或者其它結構;(5)刀片有兩三個轉位可快速換刀刃;(6)刀片材料較多采用涂層刀片;(勸刀桿截面較多采用正方形刀桿、方形刀桿、專用刀桿。
4.刀具的選用
根據當代工業制造特點敘述各場合對車刀的選用:
(l)大型企業及大批量產品加工區:基本上采用數控復合刀具,因其磨損小精度高,崩刀后不用刃磨只切換刀刃,產品質量的穩定性得以延續。
(2)小型企業及中小批量產品加區:可采用數控復合刀具配合普通刀具高低搭配,根據工件需要選刀具類別。
(3)小型粗加工及檢維修:可基本采用普通刀具,數控刀備用。綜上所述,相信隨著社會的發展,機夾式的數控復合刀具將成為主流。
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