探讨数控车刀与普通车刀的互换性及区别
2017-4-10 来源：蒲城清洁能源化工有限责任公司, 作者：张晓东,张发展,吴洪彬
摘要:在我国的大中型制造类企业中,随着生产的高负荷性和长周期性对设备的工况稳定性要求相应增加,企业对设备自动化程度及生产效益的不断跟进,造成了现在的设备生产及维修要求越来越严格,技术也趋于复杂。机床在制造或维修过程中不得不考虑使用更为可靠的数控复合车刀,以满足精度和效率等多方面的要求。本文中,将简要探讨下常用的数控复合刀具在普通机床上使用的互换性与区别。
关键词:制造;检维修;车床;复合车刀
1.车床分类
对于车间内的制造及检维修所使用车床,一般可以按照功能大小分为三种类型:普通车床、数控车床、车削加工中心。
(l)普通车床:主要作用于普通零部件旋转面的加工,加工的零件范围广泛,主轴转速以及纵向横向进给量的调整范围比较大。一般能够完成内外圆柱面、内外圆锥面、内外球面以及内外螺纹的加工。这类车床主要由人手动操作,加工效率低,适用于散件、少批量生产和修配类车间。
(2)数控车床:在普通车床的结构上进行设计改变,加装通用数控系统而形成数控车床。功能较为强大,自动化程度和加工精度较高,它具有广泛的加工工艺性能,可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制坐标轴x轴和z轴。
(3)车削加工中心:相较普通数控车床增加了c轴和动力头,并且配置有刀库可运行中不间断更换各种刀具。可控制X、Z和C三个坐标轴,并组成联动控制轴。在数控车床固有加工能力基础上可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。
2.车刀互换性的讨论
在这些不同等级的车床中,车刀扮演着核心工器具的角色。一般而言,车刀由以下几个部分组成: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为:焊接刀、整体刀、复合刀(机夹式)。普通车刀一般为焊接刀和整体刀,需磨刀,成本低,在中小规模企业使用较多。数控车刀一般指可转位的复合刀,因不需刃磨大量应用于数控机床上。每种车床用的刀具都具有高度相似性、同质性及部分互换性。那么为何有必要在普通机床上使用数控刀具呢?可从三个方面加以说明讨论。
(l)从实际工作经验中讨论。具备一定实力的大中型生产类企业中(除机加企业外),因为占据企业机电专业主导地位的是检维修部门,机加属于检维修内的辅助工位。相比以机加工为主导的企业,其他生产类企业在检维修的工作中,机床的作用基本属于修配和小批量加工。因此大多数检维修部门并不需要配置价格昂贵的数控机床,只配置普通机床就可满足修配需要,若遇到棘手的零部件一般考虑外委加工。在生产类企业的实际检维修过程中,机加设备及相关工人员配置不足等传统问题一直困扰检维修部门。因此普通车床所用普通车刀在对付一些高精度零部件及一些抢修任务时,由于磨刀周期和刀具质量等因素的影响,用仅有的少数机加员工修配就显得力不从心。举例说明:在过程控制类型的企业比如:化工/能源、生物/制药、冶炼/金属中,因为设备的满负荷运行经常带来重大故障及跳车事故,又因为客观原因无法实现停车再投料工作,只能给出临时抢修时间,所以面临的往往是强度高且时间紧的任务。所以对于机加专业而言,普通车刀就暴漏出极大的弱点。
(2)从加工稳定性上讨论。因为数控车床相比较普通车床提高了床身的主轴刚性,数控车床用复合刀具可以在较高的主轴速度及进给量下进行切削。在相同的被加工工件材质下,数控车刀的背吃刀量可以允许增大些、进给量也可以提高,这样一来数控复合车刀就较之普通车刀体现出了它的加工效率高、加工精度可靠、加工较稳定等特点。在互换性方面,经过刀架夹持范围的测量对比,普通焊接车刀一般尺寸为20性。方、30*30方、40料。方等;数控车床复合刀具尺寸一般在10*10方至艳料2方之间占多数,也有长方形刀柄截面的刀具(例如20性5、30*35)。数控刀具虽然规格上要复杂繁多,但多属于普通车床刀架夹持范围之内,实际操作中找到属于该机床允许范围的数控复合刀具相对简单,如果的确无法夹持匹配,也可考虑改装或更换刀架。
(3)从成本上讨论。虽然在一般性的加工修配中,数控刀具的价格相对普通车刀较贵一些,过去一般不推荐为普通车床加工用。但因其使用寿命更长,已有越来越多的修造单位在刀具库里配置一定数量的数控刀具用于高低搭配。目前普通车床主要还是使用以前的YT、YG类合金刀具或高速钢刀具,虽成本低廉但品质粗劣、切削速度低、刀口易损坏、人工磨刀效率低。简单的了解一下刀具的成本:目前市场行情(以2015年为例)普通焊接车刀中等质量的一般为12元/把,需要刃磨(刃磨后不一定标准且不及数控刀)。中等质量的数控复合车刀刀体200元/把,刀头20元/片(两三个转位)。
3.区别与特点
数控复合刀具相对普通刀具的有明显优点,概括如下:
(l)刀片采用M级或更高等级精度;(2)刀杆经过了精密加工;(3)断屑槽型可靠性高;(幼复合式夹紧结构或者其它结构;(5)刀片有两三个转位可快速换刀刃;(6)刀片材料较多采用涂层刀片;(劝刀杆截面较多采用正方形刀杆、方形刀杆、专用刀杆。
4.刀具的选用
根据当代工业制造特点叙述各场合对车刀的选用:
(l)大型企业及大批量产品加工区:基本上采用数控复合刀具,因其磨损小精度高,崩刀后不用刃磨只切换刀刃,产品质量的稳定性得以延续。
(2)小型企业及中小批量产品加区:可采用数控复合刀具配合普通刀具高低搭配,根据工件需要选刀具类别。
(3)小型粗加工及检维修:可基本采用普通刀具,数控刀备用。综上所述,相信随着社会的发展,机夹式的数控复合刀具将成为主流。
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