如何控制CNC加工中心切削过程中的弹刀?

国际金属加工网 2018年11月09日

问题:弹刀过切

在加工中,经常会在转角位出现弹刀而导致过切的现象,如果采用合理的刀具和加工方法,是可以将弹刀的机会降低的。

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弹刀位与加工过切

如下图所示,A图是刀具在加工较平坦位置时的状态,当加工到B位急停,准备反向加工时,由于惯性作用,刀具会产生变形,从而造成在B位较直身位处弹刀过切。

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弹刀图示

刀具变形量的关系式:

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由上面公式中,我们可知,影响刀具变形的主要因素有三个:

L - 装刀长度

D - 刀具直径

P - 刀具所受的作用力

L - 装刀长度

由公式可知,刀具的变形量与装刀长度是3次方的关系,同样直径的刀具,当长刀增加一倍,其变形量将会增大3倍。

在加工时,尽可能缩短装刀长度,以减低弹刀风险。

D - 刀具直径

由公式可知,刀具的变形量与刀具直径是4次方的关系,同样长度的刀具,当刀具直径减少一倍,其变形量将会增大4倍。

在加工时,可以的话,尽可能选择大直径刀具或采用加壮刀具来加工,以减低弹刀风险。(如下右图所示:A采用热索和锥颈刀,B采用加壮刀柄的刀具来加工)

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P - 刀具所受的作用力

由公式可知,刀具的变形量与其在加工中所受的作用力是正比关系,减少刀具所受的作用力则可减低弹刀的机会,可以通过以下方法减少加工中刀具所受的作用力。

减少作用力分析:

切削是一个剪切变形的过程,每种材料都有自己的强度(σ),要使材料分离,外来的强度必须大于材料本身强度。

σ = F / S

σ : 材料的强度

F:作用力

S : 接触面积

从上公式中可知,刀具受的作用力(F)与其与工件的接触面积(S)成正比关系。要减少刀具所受的作用力就要减少刀具与工件的接触面积。

减少作用力例子1:

使用刀路转角功能或加大R位的方法来减少刀具在转角位的负荷,从而降低弹刀的机率。

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减少作用力例子2:

在加工较深位置时,可采用较小的进给量和细R角的刀具,以减少加工中刀具所受的作用力,以减低弹刀的风险。

下图是使用D50R6刀和D50R0.8刀在加工同样深度时,与模料接触位的比较可知,采用细R角刀具加工深型工件比大R角刀具更能减少切削力。

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总结:

综合地运用影响刀具变形的三个有关因素(装刀长度、刀具直径、切削力),可以降低弹刀机率,提高加工时间,得到较好的加工精度和表面粗糙度。

(前沿数控技术)

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