反磨刀具在數(shù)控加工中的應(yīng)用

吳玉

摘 要：在日常數(shù)控機(jī)械加工生產(chǎn)過程中，刀具的磨損是無法避免的現(xiàn)象。通過對磨損的刀具進(jìn)行反磨，然后再加以重復(fù)利用，則可以極大的降低刀具使用成本及生產(chǎn)加工成本，為提高企業(yè)產(chǎn)品的競爭力提供更為有力的保障。本文將從修磨刀具的使用原理以及優(yōu)化相應(yīng)的數(shù)控加工程序來說明反磨刀具的使用的實(shí)現(xiàn)過程。

關(guān)鍵詞：加工成本；數(shù)控程序；反磨刀具

中圖分類號(hào)：TG75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、選題背景

近年來，隨著在航空產(chǎn)品中所應(yīng)用的高精度、新材料、薄壁、異型零件的大幅增加。數(shù)控機(jī)床在航天制造行業(yè)中得到越來越廣泛的普及和應(yīng)用。然而，數(shù)控加工刀具在研制這些新材料、高精度、異型、薄壁零件過程中起到了越來越重要的作用。

但當(dāng)我們研制的新產(chǎn)品進(jìn)行成批生產(chǎn)時(shí)，居高不下的刀具成本成為一道巨大的天然屏障，使我們降低生產(chǎn)成本的努力變得更加艱難。因?yàn)閿?shù)控刀具在產(chǎn)品制造成本中占有較大的比重，并且從未對數(shù)控刀具成本進(jìn)行系統(tǒng)性、定量性的計(jì)算和分析，也沒有采取有效措施來降低數(shù)控刀具在機(jī)械加工中的成本，于是如何在機(jī)械加工中合理使用數(shù)控刀具，降低數(shù)控刀具的使用成本就成為了一個(gè)極具競爭力的企業(yè)首先要考慮的重點(diǎn)問題。

刀具的返磨重復(fù)利用，則是節(jié)省成具成本的一個(gè)重要的方法。本文將通過一個(gè)具體的實(shí)例來說明返磨刀具在數(shù)控加工中的應(yīng)用過程。

二、零件簡圖與分析

1 零件簡圖

零件選用日常機(jī)械加工過程中經(jīng)過用到的一種加工形式——銑槽加工。零件簡圖如圖1所示。

2 零件分析

由零件簡圖可以看出：

槽寬為W=12.7mm，

槽深T=（96.4-79.4）/2=8.5mm，

槽長度L=80mm

槽深和槽寬尺寸公差較嚴(yán)，在數(shù)控加工中對刀具直徑的要求較高。刀具幾何尺寸的變化對零件的加工質(zhì)量存在著非常大的影響。當(dāng)加工到一定程度刀具發(fā)生磨損時(shí)，槽深尺寸79.4±0.05及槽位置尺寸39.7±0.025具有較大的不穩(wěn)定性。由于數(shù)控刀具價(jià)格比較昂貴，若有輕微磨損就廢棄淘汰，則會(huì)造成很大的浪費(fèi)，從而會(huì)增加大量的生產(chǎn)加工成本。

三、返磨刀具的使用過程

1 刀具磨損原理

刀具簡圖如圖2所示。

2 刀具幾何參數(shù)對加工質(zhì)量的影響分析

由圖2可見，銑槽刀具共有3個(gè)重要幾何參數(shù)（刀柄直徑的偏差對加工質(zhì)量不產(chǎn)生直接的影響，在此不進(jìn)行討論）。分別為：刀長L——為刀具的長度方向的幾何參數(shù)，加工時(shí)可通過刀具長度方向的補(bǔ)償來彌補(bǔ)其磨損量。刃長FL——為保證槽寬的主要的刀具幾何參數(shù)，加工時(shí)一般磨損較小，對產(chǎn)品的影響較小。直徑D——為刀具的直徑參數(shù)，加工時(shí)一般比較容易發(fā)生磨損。若發(fā)生磨損或出現(xiàn)崩齒現(xiàn)象，則對零件的加工尺寸影響較大。

3 返磨刀具應(yīng)用的特點(diǎn)

當(dāng)數(shù)控加工過程中，刀具發(fā)生磨損或出現(xiàn)崩齒現(xiàn)象后，會(huì)對后續(xù)產(chǎn)品的加工造成比較大的影響。當(dāng)?shù)毒咭詷O低的成本進(jìn)行返磨后，刀具直徑D會(huì)發(fā)生較大的變化，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)同一批刀具中，直徑D會(huì)偏差比較大的情況，這樣，使用同一個(gè)加工程序就無法保證一整批零件加工質(zhì)量的一致性。如此一來，就不得不編制一種數(shù)控加工程序，以適用于不同刀具直徑D。數(shù)控加工程序主要有兩種編制方法方法：使用輪廓編程：即程序中帶有刀具半徑補(bǔ)償?shù)囊环N編程方法。但輪廓編程在增加或取消刀補(bǔ)的過程中需要有一段大于刀具半徑的空走路徑。但在較多的時(shí)候，尤其是在刀具直徑較大的情況下，由于會(huì)發(fā)生干涉或運(yùn)動(dòng)空間不足，無法添加刀補(bǔ)。此種情況下，第二種編程方法，則可以彌補(bǔ)輪廓編程的不足。使用刀心編程，將刀具半徑數(shù)值定義成一個(gè)變量，應(yīng)用于程序中。這樣，即可以適用不同直徑的刀具，也可以兼顧空間局限性的影響。

4 數(shù)控程序的編制

以圖1所示零件及圖2所示刀具為例，可編制如下數(shù)控加工程序。

4.1 加工設(shè)備：奧地利產(chǎn) WFL-M35G 數(shù)控車銑鏜一體加工中心。編程系統(tǒng)：SIMENSE 840D 定制。

4.2 數(shù)控程序如下：

結(jié)語

通過加工試驗(yàn)，成功實(shí)現(xiàn)了同一個(gè)刀心程序使用不同返磨直徑的銑加工刀具來加工同一種零件的功能，且很好的保證了產(chǎn)品的尺寸精度和位置精度。通過使用低廉成功的修磨刀具，節(jié)省了大量的加工成本，這種編程加工方法已經(jīng)在單位內(nèi)得到了大力有效的推廣。為使產(chǎn)品更具有市場競爭力提供了有力的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1] WFL M35-G機(jī)床編程與操作說明書[Z].

[2]西門子840D編程說明書[Z].