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细长杆类道刀具精度的问题

  细长杆状类刀具(如钻头、铰刀等)在机械加工中应用广泛。由于刀具的刃磨决定了刀具切削部分的形状及精度,因此既是保证刀具性能的关键工序,又是保证被加工零件质量的关键工序。

  细长杆状类刀具精度的提高,一直是刀具制造中的难点,其主要原因是由于该类刀具的有效部分太长、制造时刀具刃口离夹持部分太远。由于刃口离夹持部分太远,加上夹头有一定的夹持精度(一般在0.002~0.005mm),因此在开始磨削之前,刀具刃口处的径向圆跳动就有可能已达到0.005mm~0.01mm(甚至更大)。由于磨制刀具特别是磨削刀槽时采用强力磨削工艺,磨削力较大,使刀具的弹性变形大,加工过程中会产生许多问题,如刀具槽形不对称,刀具外圆尺寸、刃部参数、形状误差不符合要求,严重时甚至导致刀具被折断。为了解决这些问题,满足制造业对刀具高精度、高效率的要求,上海工具厂有限公司引进了一台澳大利亚ANCA公司制造的TGX五轴数控工具磨床用于加工细长杆状类刀具。下面以该机床加工细长杆状类刀具时有关刀具精度的问题作简单分析。

  1、加工机床对刀具精度的影响

  机床精度对刀具精度的影响制造任何刀具时,机床的精度都是决定刀具精度的关键,细长杆状类刀具也不例外。澳大利亚ANCA公司生产的数控工具磨床共有五轴,即X、Y、Z三个坐标轴和A、C两个旋转轴(此外还有一根可装、卸的用于加工特长工件的P轴)。各轴的精度都很高,X、Y、Z三个坐标轴的定位精度可达0.001mm,A、C两个旋转轴的定位精度可达0.001°。机床的两个砂轮轴呈纵向排列,加工刀具的不同部位时,不仅可选择不同的砂轮,而且可选择不同的砂轮轴。需要换砂轮轴时,可由程序控制自动进行更换,两轴的重复精度很高,完全能满足加工细长杆状类刀具时的精度要求。

  探测数据对刀具精度的影响该机床配有探测装置(配有两种形状的探针),测出的数据与刀具的精度有直接关系。由于探测时探针与工件接触的松紧程度由人工控制,因此所测量的数据包含了人为误差。通过探测数据和刀具参数补偿程序可对砂轮加工参数进行补偿和修正以满足被加工刀具的精度要求。

  支撑块对刀具精度的影响该机床配备的支撑块主要用于加工细长杆状类刀具,其位置在横向、纵向都可调节,可根据实际情况进行定位。如果支撑块在横向(即刀具的轴向)的位置选择不合理,则不能加工出合格的细长杆状刀具。若支撑块离刀具刃口太远,磨刃口时不能很好地抵消或补偿由于强力磨削而产生的磨削力,则将失去支撑作用;若离刃口太近,则磨刃口时砂轮很容易磨到支撑块。支撑块在纵向(即刀具的径向)的定位也很重要:支撑块过低,给刀具的支撑力不够,会导致刀槽在轴向形成倒锥;支撑块过高,则支撑块硬顶着刀具,会导致刀槽在轴向形成顺锥。因此,支撑块的准确定位对刀具的精度也很重要。

  2、砂轮对刀具精度的影响

  刀具的所有参数都是由砂轮与刀具的相对运动来决定的,因此,砂轮直径、砂轮直接参加切削的角度、砂轮轴的法兰长度、砂轮的磨损以及砂轮的粒度均影响刀具的精度。

  砂轮直径测量的准确程度砂轮直径测量不准确有可能会造成:刀具外圆尺寸与要求不符;刀刃刃带宽度与要求不符;刀槽形状及其深度与要求不符;阶梯钻的阶梯部分不能清根或清根太深。

  砂轮角度测量或输入的准确程度砂轮角度测量或输入不准确时有可能造成:刀刃刃带宽度与要求不符;阶梯刀具阶梯面角度与要求不符;刀具后角位置或角度有误差;排屑槽的槽形角有误差等。

  砂轮法兰距离测量的准确程度如果砂轮法兰距离测量不准确,将使得砂轮实际参加磨削的磨削点发生变化,也将出现上述问题。

  砂轮的磨损程度砂轮在使用一段时间后会有一定量的磨损。使用磨损后的砂轮进行磨削时,砂轮的实际磨削点已发生了改变,这将直接影响刀具的几何精度,使刀具的刃带宽度、刀槽形状和深度、阶梯面的阶梯角度、阶梯部分的清根情况以及刀具后刀面的位置等不符合要求。

  砂轮的粒度对刀具的精度影响砂轮的粒度对刀具的表面粗糙度有直接影响。由于加工细长杆状类刀具时采用一次装夹磨削成形,且粗、精磨时用的同一砂轮,故选择粒度号偏大、偏硬的砂轮加工,有利于改善刀具的表面粗糙度。

  3、冷却系统对刀具精度的影响

  冷却液对磨削区的冷却效果会直接影响刀具的精度。选择性能优良的冷却液和适当的冷却压力有利于冷却液进入磨削区,将切削热和切屑及时带走,有效地降低刀具的表面粗糙度。


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