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高進給刀盤的高效率模具加工

欄目:公司新聞 發布時間:2021-09-04
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       模具加工中,無法避免大懸長加工一些深腔。使用外部風冷,進行切屑處理的加工機器仍然還有很多,在風冷困難的型腔加工中,切屑容易滯留型腔,而滯留的切屑會擠傷刀具,使刀具壽命、加工精度受影響惡化。 制造現場利用切削加工來提高生產效率,就需要尋求穩定的高效率加工。在每個單位時間內切屑排出量大的高進給刀盤如需實現穩定切削,刀片的耐崩刃性、刀盤的剛性,都是實現穩定的大切屑排出性能的很重要的因素。

 

??開發理由

 

??在模具等的高效率粗加工中,被廣泛使用的高進給刀具有各種各樣的形狀。作為正角型刀具,一般有2刃型、3刃型及4刃型這3種,這3種刀具各有優缺點。2刃型刀片與刀體的緊固面積大,刀片尺寸可以做到很小,故多被利用在小直徑多刃型的結構上。如本公司的代表刀具QM快魔系列,就被各用戶廣泛采用。

 

??3刃型比2刃型可多使用一個刃口,更經濟,本公司的新干線SKS就是3刃型的代表。4刃型相比3刃型的刃口更多、經濟性更好,同時主切削刃更長,比3刃型刀具可實現更大的切深量,更進一步提高加工效率。另外,刀片小尺寸化的設計,更節省了資源、提高了經濟性。

 

??但是,普通的4刃型刀具也有不如2刃型、3刃型的地方,由于內刃沒有有效的直線切削刃,在傾斜切入時相對比較吃力。同時,如果切削刃增加修光的設計,就難以保證外周后刀面形狀的完美。并且,當切深量大于相對應的刀片尺寸大小時,就意味著切削時需要更多的負載,這有可能導致刀具突然發生崩刃。本次開發的SKS-GⅡ型是一款既改善了上述缺點,又可實現高效率加工、排屑性能穩定的4刃型高進給刀具。

排屑性能的重要性

 

??高進給刀具的加工中,需要生成大量的切屑,并迅速排出。這也致使型腔加工最容易出現生成的切屑堆積在型腔的底部,擠崩刀片的問題。為了防止這種情況,僅通過離心力將切屑排向外部是不夠的,更需要將切屑向上排出。加大刀片的前角雖可增大推高切屑的力量,但也會使刀具的刃口強度變差。高進給刀具靈活運用了切削時生成的切屑彈性變形的效果,使切屑向上向外排出。

 

??切削加工是切削對象物體的加工方法,產生的切屑在切削過程中經受壓縮的彈性變形。當切屑離開工件時,它通過彈簧回彈作用,在接受壓縮力的方向生成排屑的作用力。由于壓縮力在垂直于切削刃的方向上起作用,所以它在高進給刀具中是向上傾斜的。 然而,利用回彈力有效排出切屑,最重要的是生成的切屑需要保持合適的卷曲半徑。 因此,為了順暢地排出切屑,需要穩定地生成適當卷曲形狀的切屑,即使是切深量、進給產生變化時,切屑也不會受斷屑槽的影響改變切屑向上流動的方向。

 

??4刃型高進給刀具和3刃型、2刃型相比,從主切削刃到斷屑槽底部的距離短,斷屑槽的設計也更為考究。因此,與切削刃形狀相匹配的柔緩的R圓弧刃形比直線刃形的壓縮作用力更強、更容易通過彈性變形順暢地排出切屑。

2 模擬的切屑解析及實際加工(高速攝像)中的切屑排出性

 

??如圖2所示,使用高速攝像頭拍攝SKS-GIIφ50的刀具在實際加工中切屑的排出狀態。被加工材料是S50C,加工參數:Vc=150?m/minfz=1.5?mm/刃、ap=1.5?mmae=35?mm。可看出切屑被大量地向上排出。由此,就不會發生切屑大量堆積的問題,同時在不影響刀具剛性的提前下對刀盤結構進行了結構分析優化。SKS-G II的刀片主切削刃采用的是R圓弧刃形。R圓弧刃形與直線刃形相比,切削殘余量更少。并且還有一個優點是當切深量小時,切削刃角也小。另外,普通的R圓弧刃形比直線刃形的刀片與刀體緊固面面積小,所以SKS-GII刀片采用的是帶有一定直線刃的復合型不完全R圓弧的刃形。

 

??高進給刀具即使是同樣的刃數,尺寸大的刀片的加工參數、刀片剛性占更大的優勢。但刀片尺寸過大時,刀體的剛性會變低。SKS-GII刀具充分合理化了直徑與刃數的比例,同時優化斷屑槽形狀,保證了刀體剛性的同時,φ50刀具采用□10型、及□14型刀片,實現5刃型、4刃型的多刃型設計。并且,根據充分的數據分析設定合適的刀片厚度,提高刀具的耐崩刃性能。最大切深量可達1.5?mm2.5?mm□10型刀片可實現更多刃的構造,可進一步地提高進給速度、增加切屑排出量,實現高效率的加工。而根據本公司的標準切削參數表的數值做的切屑排出量數據比較,也表明其切屑排出量大于本公司其他高進給刀具。

 

??4刃型的高進給刀具在加工轉角部時,比3刃型、2刃型更容易發生振刀問題。這是因為當越切越深時,刀具外周的避空越小而導致的。SKS-GII系列采用的是負角型徑向前角,保

 

??4刃型的高進給刀具因為沒有有效直線內刃,與2刃和3刃型刀片相比,在傾斜切入加工中略顯困難。4刃型的高進給刀具在傾斜切入時,刀片的R圓弧形狀部分成為內刃。加大R圓弧形狀可以進行傾斜切入加工,但加大R圓弧形狀后,更容易發生振動問題。所以,最合適的R圓弧形狀的設計,才可以實現穩定的傾斜切入加工。

 

??在開發時,經全面的數據分析,最優化了刀片的尺寸大小、厚度、切削刃形狀、R圓弧形狀、徑向前角角度等,研制出了可實現穩定的高效率加工的粗加工刀具。刀片材料有強耐磨性能優良的JC8118及耐崩刃性能優良的JC8050。可靈活應對從普通軟料到50HRC高硬度材料的粗加工


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