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    提高加工效率和延长刀具寿命
    无论采用哪种加工方法,其目的是为了*大限度的降低切削部位的刀尖和零件被加工区域的温度,防止被加工零件表面硬化和刀尖温度过高,增加散热区域、控制切削力。如采用摆线走刀和大进给铣削等方法均能提高其加工效率,延长刀具寿命。第一:充分的冷却、适当的加工线速度、有效的断屑、合理的刀具包角对于控制刀尖温度非常有效。对于同时具有内冷却的CNC机床和刀具,应该尽量使用*利于降温的内冷却功能,以便使强有力的高压水流带走大量的切削热,确保加工区域保持在一定的温度范围内。即使没有内冷却功能的机加工设备,也建议使用外传内冷却刀柄,同时增强冷却压力,改善冷却效果。第二:适当地控制刀具的切削力和切削速度,也是降低加工区域温度、延长刀具寿命*有效的方法之一。通常加工难加工材料一般均采用精磨的刀具刃口、较小的切削深度和切削宽度。根据不同的难加工材料、零件结构和加工设备等因素,选用合理的切削线速度非常重要。在通常加工中,镍基合金应控制在20~50m/min,钛合金应控制在30~110m/min,PH不锈钢应控制在50~120m/min。第三,对于同样的机床和零件,加工难加工材料的方法会大大影响刀具的加工效率和刀具寿命。无论是采用摆线加工、螺旋插补和大进给铣削方式,其目的都是降低切削力、减小切削区温度。摆线切入法可*大限度减小切削区,使得刀具的实际切削包角*小,延长刀具每齿的散热时间;螺旋插补使得每齿切削量相对均匀,特别是在拐角处*为明显;大进给切削方式,以小的切深、大的进给有效地减小了切削力,使得加工中产生*小的切削热,加工区域温度*低。第四,保证加工中断屑,也是控制温升的有效途径。一般在金属加工中大量的切削热产生在切屑上,有效地断屑会使加工中产生的大量切削热被切屑带走。通常情况下,在加工中大家不希翼有长的切屑产生。对于难加工材料的加工更应该注意,特别是对于粗加工工序,在整个加工系统刚性允许的情况下,应尽量使其在整个加工过程中产生断屑,尽量采用逆铣方式,使形成的铁屑由厚变薄,并且铁屑形状为“9”字形、“6”字形或“C”字形。第五,加工中保持适当的有效刀具包角,使得刀具的每一个有效加工齿能够*大限度地保证*长冷却时间。加工中保持适当、合理地刀具有效包角,非常有利于提高难加工材料的切削效率、延长刀具加工寿命,对于加工难加工材料零件极为重要。刀具有效包角,反映到切削参数上与切削深度Ap和切削宽度Ae以及刀具直径Dc有着直接的关系。特别是在加工难加工材料时,应尽量避免满刀切削。在实际加工中,刀具的切削包角每增大一倍,刀具寿命会减少约30%。
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    如何估算数控加工中心的刀具寿命?
    1)对于失效极限的确定,也就是说,刀具使用到什么情况下不能用了。除了崩刃、破裂等极端状况。主要是指磨损,特别是精加工时,一般认为精加工刀片后刀面磨损0.2毫米以内是正常的。但是如果是定径刀具,后刀面磨损会造成工件直径变化,一旦出现径向尺寸变化达到危险情况就要换刀了。又如,对表面粗糙度有特殊要求,刀具略有磨损,表面粗糙度略有下降即不能满足要求时,也必须换刀。估算时就必须按一定比例酌情降低估算值。如果径向尺寸有调整或可补偿的时候、表面粗糙度要求比较低的加工,则可按比例提高估算值。2)切削速度对刀具的磨损有相当大的影响,一般的来说,线速度越快,刀具寿命越短,但是线速度太低的话,一方面影响加工效率,同时也不一定对刀具寿命有利,所以切削速度的选择,必须参考刀具制造厂提供的切削参数,再结合现场情况确定一个*合理的速度。3)被加工工件的材料,对刀具寿命也有相当大的影响。看似相同的材料,内部所含材料成分比例略有不同,可能切削性能就有很大的区别。即使完全相同的材料,如部件结构不同、成型方法不同、热处理设备或工艺不同、前道工序加工刀具不同,都会造成刀具寿命有显著差别。如不锈钢件加工,如前道工序粗加工的刀具不锋利,在工件表面因冷作硬化效应,形成一层硬化层,致使后道工序的精加工刀具急剧磨损,对精加工刀具寿命造成严重的影响。4)合理、准确使用切削液,能明显提高刀具寿命。首先切削液必须准确、干净、充分、有效。不同的刀具材料、不同的工件、不同的加工形式,应该根据目的要求,如粗加工时的冷却、精加工时的润滑,加注不同的切削液。5)地基、机床、夹具、工件、刀具等所有一切,构成一个系统,整个系统的刚性对刀具寿命的影响,也非常大。因为微小的震动使刀具和工件产生非正常微距位移,而使刀具无谓的增加了无效摩擦,*后导致刀具磨损,刀具寿命迅速下降。
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    刀具磨损原因及状况分析
    (一)俱磨损的原因于摩擦力的存在,加之金属切削过程中释放热能,被切金属层在刀具的切削刃和前刀面的推挤作用之下会铲生形,如此造成刀具滑移,从而变成切屑。因刀具前刀面与切屑、具后面与工件已加工表面的摩擦,仍具在切削的过程中产生磨损。高温同样在一定程度上影响了踌命:刀具在很高的切削温度下进行工作,刀刃材料容易变软,更加剧了俱切削部分的磨损。当工件材料不同、切削用量不同时,具的磨损形式也不同。(二)前刀面磨损在使用刀具切削塑性材料时,刀具前面会因为切削厚度较大而受热量增加,励增大,刀具的前面被磨损,就会形成坑状磨损。这些坑状磨损在切削过程中,逐渐加深变宽,并向刃方向扩展。这样便容易导致崩刃。所以,在切削塑性材料时,要刀具破损是在刀具的前面。(三)后刀面磨损反之,在切削塑性较低的材料时,切削深度较小,速度较低,具前面受的压励和摩擦不大.出现积屑瘤的可能性小。这时刀具后面屿工件表面的摩擦较大,所以刀具的磨损主要在刀具后面。切削脆性材料时,前面的温度不高,主要的磨损也在刀具的后面。(四)前后共同磨损进给量和切削速度都在中等时,俱会同时遭受前面的坑状磨损和主后面的磨损,共同造成崩刃。
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    提高刀具寿命降低刀具成本
    背景及解决方案大直径铣刀盘一般由于制造难度较大,普遍价格较昂贵。铣刀盘在恶劣的工况下切削时容易产生刀片的损坏,当刀片产生崩损时铣刀盘也将有一定的概率损坏,如刀片定位面将变差。若更换刀盘成本增大,若不更换刀盘,刀片的寿命将急剧降低,工件加工成本同时上升。对此开发出刀夹式铣刀盘。刀夹式铣刀盘由于刀夹和铣刀盘本体可以拆开,当发生刀片崩损时,损坏的将是刀夹,刀盘本身无损伤,更换价格较低的刀夹比昂贵的刀盘成本更低。特点铣刀盘尺寸范围160-400mm;刀夹锁紧机构安全可靠,可抗较大冲击;刀片为负四边形刀片, 8个有效刃口,经济性好;刀夹调整简单可靠,端面跳动可调整至0.005mm以内;刀盘表面镀镍处理,耐磨损;可根据需要定制不同直径刀盘;客户收益: 刀具寿命:提升267%; 加工时间:同等效率; 刀具成本:下降50%。
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    影响刀具寿命的因素有哪些呢?
    1. 线速度线速度对刀具寿命的影响*大。如果线速度高于样本规定线速度的20%,刀具寿命将降低为原来的1/2;如果提高到50%,刀具寿命将只有原来的1/5。要提高刀具的使用寿命,必须要知道每种被加工工件的材质、状态以及选用刀具的线速度范围。线速度在粗加工和精加工时的数据并不一致,粗加工以去余量为主,线速度要低;精加工以保证尺寸精度和粗糙度为主,线速度要高。2. 切深切深对刀具寿命的影响没有线速度大。每种槽型都有一个比较大的切深范围。粗加工时,切深尽量加大,保证*大的余量去除率;精加工时,切深尽量小,保证工件的尺寸精度和表面质量。但切深不能超过槽型的切削范围。如果切深过大,刀具无法承受切削力,导致刀具崩刃;如果切深过小,刀具只是在工件表面进行刮削和挤压,导致后刀面严重磨损,从而降低刀具寿命。3. 进给相比较线速度和切深,进给对刀具寿命的影响*小,但对工件的表面质量影响*大。粗加工时,加大进给可以提高余量的去除率;精加工时,降低进给可以提高工件的表面粗糙度。在粗糙度允许的情况下,可以尽量加大进给,提高加工效率。4. 振动振动是除三大切削要素外,对刀具寿命影响*大的因素。振动产生的原因很多,包括机床刚性、工装刚性、工件刚性、切削参数、刀具槽型、刀尖圆弧半径、刀片后角、刀杆悬伸长度等,但主要是由于系统刚性不够,不能抵抗加工时的切削力,导致加工时刀具在工件表面不停的振动所致。要消除或减小振动必须要综合考虑。刀具在工件表面振动可以理解为刀具与工件之间不停地进行敲击,而不是正常的切削,会使刀尖产生一些微小的裂纹和崩刃,而这些裂纹和崩刃又导致切削力加大,使振动进一步加剧,反过来进一步增大裂纹和崩刃的程度,使刀具寿命大幅度降低。5. 刀片材质工件加工时,大家主要考虑的是工件材质、热处理要求以及是否断续加工等。例如:加工钢件的刀片和加工铸铁的刀片、加工硬度为HB215和HRC62的刀片都不一定相同;断续加工和连续加工用的刀片也不会相同。对于同一种工件材质,如果是连续加工,要用到硬度更高的刀片,可以提高工件切削速度,降低刀尖磨损,减少加工时间;如果是断续加工,要用到韧性更好的刀片,可以有效减少崩刃等非正常磨损,提高刀具使用寿命。6. 刀片使用次数刀具使用过程中会产生大量的热量,使刀片温度大幅度升高,而不加工时或用冷却水冷却,又会使刀片温度降低,因此刀片一直处于一种较高的温度变化范围内,使刀片不停地热胀冷缩,导致刀片出现细小的裂纹。在刀片用第一个刃加工时,刀具寿命正常;但随着刀刃使用的增加,裂纹会扩展到其他刀刃,导致其他刀刃的寿命降低。
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