切断是机加工领域的常见工序,其过程貌似简单、直接,但实际上包含了很多因素,面临着众多的技术挑战,选择和应用合适的刀具解决切断问题,这一切便可迎刃而解。
生产中需要执行的工序常常包括棒料、管材和机械零件的切断。作为一种车削工序,尽管大量切断只涉及工件直径为12~50mm的范围,但实际上切断可涵盖的工件直径范围为0.5~800mm。由于这一工艺经常位于第一道工序或者最后一道工序,因此其加工质量必须得到很好的保证。这其中切断直径大小最为重要。为了使工序更为高效,它对刀具装夹、类型、尺寸甚至槽形来说都息息相关。企业只有紧跟切断刀具和切断方法的技术发展步伐,才能在加工车削件和多任务零件方面更具竞争力。
切断所面临的挑战
切断工序看上去十分简单,但实际上在现代车削的高生产效率条件下,安全地执行这些工序需要克服很多挑战。主要有:毛刺和飞边形成、切屑形成和排屑、振动趋势以及不一致且过早的刀具磨损等。在车间执行切断工序时,企业十分关注生产效率、加工稳定性、无故障切削、刀具寿命可预测性以及零件质量一致性等问题。如果采用合适的刀具和应用,这些问题皆可解决。
切断工序的选择
1.切断的基本因素
切断应该是3项基本因素的组合:刀板悬伸、刀具宽度和进给量。刀板悬伸影响着刀具宽度,从而影响其最大强度;刀具宽度又会影响刀具可能的进给量,而进给量则决定着完成工序所需的时间。此外,进给率也决定着刀片槽形——锋利的刀片槽形适合低进给,而坚固的刀片槽形则适合高进给。当然,进给率也与加工条件有关系。加工条件可以通过稳定性水平、材料状况和切削类型进行评估。工件材料也可影响加工条件以及刀片牌号和切削参数的选择。
2.确定切断工序
确定切断工序应首先考虑批量大小。从相似切削的次数可以得到启发,并且这将影响刀具选择的通用性和专用性。对于每个零件存在多项甚至一项变化的应用场合,往往需要通用刀具,以便执行不同任务的解决方案。其次,批量生产中使用的专用刀具在性价比、安全和质量上应尽可能高地保持一致。最后,对于中等批量生产应用,利用最少量的合适刀具获得高生产效率和安全性是其最重要的特性。
刀具的选择
1.切削系统的选择
根据加工条件,首先要选择合适的刀柄类型和刀具系统。这些与工件直径大小有很大的关系,因为刀柄参数与要求的切削深度直接相关。切断时大多数切削深度处在6~28mm的中等加工范围;深切断的切削深度为28~55mm;浅切断的切削深度则为0.25~6mm。
选择刀柄时,通用性和稳定性之间需要综合平衡考虑相关的批量大小和操作变化:一方面,由于刀具悬伸可设置成适合不同直径的尺寸,因此可用带可调整刀板的刀具用加工各种各样的工件直径;另一方面,带整体式增强刀板的刀柄只适合一定范围的直径,但能提供最大的强度。而介于两者之间的是通用切断刀具,采用螺钉式或弹性夹紧的单刃或双刃刀片,选择最大的刀柄尺寸,增加刀具的稳定性,从而可适应不同切深的变化。螺钉夹紧意味着最高的刀片/刀柄稳定性,而弹性夹紧则可利用窄刀具增加通用性和可达性,这样就只需切削少量材料,并且需要的机床功率也较低。
2.刀片选择
切削刃在切削过程中至关重要。它将在切削中引导刀具,并控制切屑,同时决定飞边和毛刺的形成以及高效切削不同的材料。刀具稳定性的决定因素是相对较薄的刀片与刀柄之间的接口质量。为了保持稳定性,就需要良好的轨道和V形刀片座结构,并最好与相对较长的刀片配合使用,这种结构对切断刀具性能来说很重要。
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