由于标准刀具的生产针对的是切削大型普通金属或非金属零件,当工件过热、硬度增加,或工件材质为不锈钢时,极易粘刀。还有一些工件表面几何形状非常复杂,或加工表面粗糙度要求较高等,这时标准刀具 切割工具 不能满足加工需求。因此在加工时,刀具的材质、刀刃的几何形状、几何角度等都需要进行专门设计,又可分为不需要特殊定制和需要特殊定制两大类。不需要特殊定制的刀具主要解决两个问题,即尺寸问题和表面粗糙度问题。
在机械加工过程中,我们经常会遇到一些用标准刀具难以加工的情况,因此非标刀具的制作对于机械切削来说非常重要,由于非标刀具多用于金属切削的铣削加工,下面就铣削加工中非标刀具的制作进行简单介绍。
无需特别定制非标工具
如果是尺寸问题,可以选择尺寸接近所需尺寸的标准刀具,通过重新刃磨即可解决,但要注意两点:尺寸差别不能太大,一般不要超过2mm,因为尺寸差别过大,会引起刀具槽形的改变,直接影响容屑空间和几何角度。
如果它是一个 立铣刀 有切削孔的,可以在普通机床上重新刃磨,成本较低。如果是没有切削孔的键槽铣刀,则无法在普通机床上进行,需要在专门的五轴联动机床上重新刃磨,其成本会较高。
如果是表面粗糙度问题,可以通过改变刀片的几何角度来实现。例如,增加前后角的度数,将明显改善工件的表面粗糙度。但如果用户的机床刚性不够,钝刃可能会改善表面粗糙度。这方面很复杂,只有分析加工现场后才能得出结论。
需要特殊定制的非标刀具
需要特殊定制的工具主要是为了解决以下问题。
所加工的工件有特殊的形状要求,比如加工时需要加长刀具,增加端齿R,或者有特殊的锥角要求,刀柄结构要求,刃长尺寸控制等。如果该类刀具的形状要求不是很复杂,其实很容易解决。唯一要注意的是,非标刀具的加工难度相对较大。因此,在能够满足加工要求的情况下,用户不要过分追求高精度。因为高精度本身就意味着高成本、高风险,会造成厂家产能和成本的不必要的浪费。
被加工工件具有特殊的强度和硬度,如果工件过热,强度和硬度很高,一般的刀具材料无法切削,或者刀具非常粘刀,这种情况就对刀具材料有特殊的要求。一般的解决办法是使用高端的刀具材料,如用硬度高的含钴高速钢刀具切削回火工件材料,用优质硬质合金刀具加工高硬度材料,甚至可以用铣削代替磨削。
当然也有一些特殊情况,比如在加工铝件时,市面上有一种超硬刀具可能就不太适合,虽然铝件一般都比较软,但也可以说是容易加工的产品,不过超硬刀具所用的材料其实是铝高速钢,确实比一般的高速钢要硬一些,不过在加工铝件时,会造成铝元素间的亲和力,从而加大刀具的磨损,这时候如果想要达到高效率,就可以改用含钴高速钢。
所加工的工件有特殊的容屑量和排屑要求,此时应使用较少的齿数和较深的排屑槽,但这种设计只能用于较易加工的材料,如铝合金。
非标刀具设计与加工注意事项
非标刀具加工设计、加工过程中需要注意的问题有很多:
刀具的几何形状比较复杂,在热处理过程中,刀具容易产生弯曲、变形,或局部应力集中,因此设计时应注意避开容易产生应力集中的部位,对直径变化较大的部位增加斜角过渡或台阶设计。
如果是长径比很大的细长件,则热处理时每次淬火、回火后均需检查、校直,控制其变形和跳动。
刀具的材质比较脆,特别是硬质合金,这就意味着加工过程中一旦振动较大或者加工扭矩较大,刀具就会断裂,这在常规刀具加工中往往不会造成很大的伤害,因为刀具断裂可以更换,但是在非标刀具加工中,由于更换的可能性较小,一旦刀具断裂,就会造成交货延误等一系列问题,给用户造成很大的损失。
以上都是关于刀具本身的,其实非标刀具的制造绝非那么简单,它是一个系统工程。生产厂家设计部门的经验、对用户加工条件的了解都会影响非标刀具的设计和生产;生产厂家生产部门的加工、检测手段会影响非标刀具的精度、几何角度;生产厂家销售部门的反复走访、资料收集、信息汇总也会影响非标刀具的改进,对用户使用非标刀具能否成功起到决定性的作用。
总之,非标工具是为了特殊要求而诞生的专用工具,选择经验丰富的生产厂家,会为用户节省很多的时间和精力。