复杂型面的数控加工的技术关键下净化工程

复杂型面的数控加工的技术关键（下）

复杂型面的数控加工的技术关键（下） 2011： 　(2)刀具系统

刀具系统在加工复杂型面时对生产效率和加工质量起决定性作用。在选用刀具系统时，必须首先从被加工零件几何形状出发，合理采用刀具的种类。工件各个部位的几何形状差异很大。如果只采用球头铣刀进行加工，则必须选用直径很小的球头铣刀，这样就很难提高加工效率。另外，某些部位的圆弧半径很小，即使用很小的球头铣刀也无法加工。因此，考虑到生产效率和工件形状两方面的要求，在加工复杂型面的五轴联动加工中心上必须配备其他类型的铣刀，如端铣刀和三面刃铣刀等。

加工复杂型面常用的一些选用铣刀类型。只要尺寸允许，不管是哪种形状的刀具，切削刃宜采用机夹可转位铣刀片。这样的刀具由于刀片和刀体可以进行多种组合，且刀片和刀体可以在不同公司进行生产，所以可形成大规模专业化生产，既有利于提高刀具的质量，又有利于降低刀具的生产成本。

目前市场上的可转位刀片，大多采用CVD镀膜的硬质合金刀片。为了达到更高的抗磨损性能，可转位刀片均采用多层镀膜。比如用Al2O3可以提高刀片的化学稳定性；用TiN和TiCN则可增强刀片的耐磨性。为了增强刀片的锋利程度，镀膜除了可用低温CVD方法外，还可以用PVD方法产生。有些加工对刀片的要求十分严格，刀片既要有锋利的切削刃，以降低精加工表面的粗糙度，又要有极高的耐磨性，以保证工件的形状精度。这种情况下，必须采用多种镀膜的组合。有的刀片为了确保使用过程万无一失，镀膜层数可多达100余层。

(3)工艺过程的优化

刀具的寿命与进给量、切削速度和切削深度密切相关。最佳切削用量常常是一个很小的范围，要根据具体的刀具与工件材料情况进行确定。

此外，切削策略如：走刀路径的规划，刀具轴线曲面法矢(曲面在该点的法向方向)或沿曲面切矢(曲面在该点的切线方向)的不同方式等，也是加工复杂型面的一个关键性因素。它不仅影响被加工工件的表面粗糙度，也影响到工件的形状和尺寸精度。加工一个柱形曲面时采用的不同切削策略。在圆周方向进行切削，刀具轨迹要进行两轴联动插补。在沿母线方向进行切削时，刀具只需作单轴的插补。另外，不同的切削方法，刀具的磨损差别很大，顺铣时的刀具磨损明显低于逆铣，往复铣削时的磨损远远大于单向铣削。

为了提高加工过程的稳定性，优化切削策略时，必须保证切削的连续性，同时尽可能减少走刀运动和空行程，以便缩短切削时间。粗铣钢件时，必须保证连续顺铣，尽量降低刀刃在切削过程中切削量波动的峰值。

加工工件时，假如采用行切轨迹分区加工，刀具的运动很不合理，切削条件很不理想，加工时间需要33min，工件表面粗糙度为6～9μm。倘若改用圈切轨迹分区进行加工，加工时间约需27min,工件的粗糙度也可降至2～4μm。

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