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加工刀具設(shè)計對CNC機(jī)床選擇方法及其原則 |
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來源：中自網(wǎng) 作者：不詳 日期：2014/12/30 訪問：
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1需要幾個數(shù)控軸
刀具一般可根據(jù)其外形分為回轉(zhuǎn)刀具（如銑刀，鉆頭）和方形輪廓刀具（如車刀，鏜刀），因而一般都需要X，Y，Z三個數(shù)控直線軸對其進(jìn)行加工以保證其外形尺寸，有所區(qū)別的是對數(shù)控回轉(zhuǎn)軸的要求。加工復(fù)雜的可轉(zhuǎn)位刀具體現(xiàn)得較為明顯。
絕大多數(shù)可轉(zhuǎn)位立銑刀都有數(shù)個（條）均布的切削齒，在每個齒加工完畢后都應(yīng)對其進(jìn)行分度旋轉(zhuǎn)（如圖1所示B軸）進(jìn)行下一個（條）齒的加工。如果CNC銑床沒有數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，則應(yīng)在程序中加入無條件停止指令，機(jī)床運(yùn)動停止后通過人工旋轉(zhuǎn)精密手動分度頭實(shí)現(xiàn)分度旋轉(zhuǎn)（應(yīng)注意機(jī)床外罩鎖的影響），然后繼續(xù)執(zhí)行NC程序。精度一般能夠滿足要求。但這樣會增加工人勞動強(qiáng)度，同時影響工作效率。
如果CNC銑床有數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，則分度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動可通過程序中的數(shù)控指令實(shí)現(xiàn)，精度和效率都較高，但增加一個CNC回轉(zhuǎn)軸也會使CNC銑床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，CNC系統(tǒng)功能增加，大為增加CNC銑床的價格。
需要指出的是，精密手動分度頭的分度能力是有限的，特別是對于非整數(shù)的角度往往無法滿足要求（可轉(zhuǎn)位成形銑刀此類情況較多），此時只能用CNC回轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)。此類CNC回轉(zhuǎn)軸一般用交流伺服電機(jī)驅(qū)動精密蝸桿副，液壓或氣動夾緊，高精度編碼器作為角度檢測元件，因而具備在行程范圍內(nèi)任意角度的旋轉(zhuǎn)功能。而采用端面齒盤定位的CNC回轉(zhuǎn)軸卻只能進(jìn)行等分轉(zhuǎn)度，不適用于此類情況。
某些可轉(zhuǎn)位立銑刀有刃傾角λs，在銑削刀片槽或容屑槽時都應(yīng)將槽底面轉(zhuǎn)刃傾角λs，使其與CNC銑刀軸線垂直，此時需要一個回轉(zhuǎn)軸（如圖1所示A軸）旋轉(zhuǎn)刃傾角λs。
受精密手動分度頭的裝夾結(jié)構(gòu)和剛性的限制，將其作為A軸效果不佳。因此應(yīng)選擇具有較高剛性的CNC回轉(zhuǎn)軸作為A軸。
可見如果某CNC銑床加工的可轉(zhuǎn)位刀具品種單一且無刃傾角，可以選擇3軸CNC（X，Y，Z）銑床加精密手動分度頭，可降低加工成本。否則應(yīng)選擇5軸CNC銑床（X，Y，Z，A，B）。
2需要幾個數(shù)控軸聯(lián)動
CNC系統(tǒng)的若干軸聯(lián)動插補(bǔ)功能最能體現(xiàn)CNC系統(tǒng)的性能和其檔次高低，也往往決定著CNC系統(tǒng)的價格，因此應(yīng)根據(jù)加工刀具產(chǎn)品的具體情況來仔細(xì)選擇。對于加工一般可轉(zhuǎn)位刀具的CNC銑床而言，具有2個直線軸的直線和圓弧插補(bǔ)功能就可以加工幾乎所有的ISO標(biāo)準(zhǔn)刀片槽形式，其它運(yùn)動都可單軸插補(bǔ)完成。如果也選擇多達(dá)5-6軸聯(lián)動的CNC系統(tǒng)則沒有必要。要求比較高的是一些螺旋類精加工刀具。
要加工（含銑削及磨削）這種立銑刀，CNC機(jī)床應(yīng)具備：X軸和A軸聯(lián)動插補(bǔ)切削螺旋槽；Z軸：X-A插補(bǔ)時也參加插補(bǔ)保證每個截面螺旋角相等；Y軸：由于前角γ0>0且軸向每個截面半徑都不相等從而使偏移量e也處處不相等，為保證每個截面前角都相等，X-A-Z聯(lián)動時Y軸也要參加插補(bǔ)運(yùn)動。因此CNC機(jī)床應(yīng)具備"X-Y-Z-A"4軸聯(lián)動的插補(bǔ)功能。
同理可知："X-Y-Z-A-B"5軸聯(lián)動插補(bǔ)可完成同上的球頭立銑刀的加工。
3需要什么數(shù)控系統(tǒng)
加工一般精度的可轉(zhuǎn)位刀具，選擇具有間隙補(bǔ)償和螺距誤差補(bǔ)償?shù)陌腴]環(huán)CNC系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床就可以滿足要求，而對較高精度刀具（如整體材質(zhì)的精加工刀具）的精加工可以選擇閉環(huán)CNC系統(tǒng)。需要注意的是：為編程方便，CNC編程軟件系統(tǒng)都應(yīng)具有工件坐標(biāo)系的平移和旋轉(zhuǎn)功能，并支持幾何線性的多種表達(dá)方式。
現(xiàn)代CNC系統(tǒng)的編程方法較多，相對而言，以ISO標(biāo)準(zhǔn)G，M代碼編程的CNC系統(tǒng)具有較大的靈活性，能滿足多品種中小批量的生產(chǎn)要求，但初期編程速度較慢，機(jī)床準(zhǔn)備工作時間較長。而具有針對某類刀具產(chǎn)品開發(fā)的專業(yè)化軟件包的CNC系統(tǒng)則可以滿足某些復(fù)雜刀具的大批量加工，生產(chǎn)效率高，對人員素質(zhì)要求較低，但價格昂貴且需要不斷升級軟件包以滿足出現(xiàn)的新產(chǎn)品。
選擇CNC系統(tǒng)時還應(yīng)注意：現(xiàn)代CNC系統(tǒng)的功能較多，可以根據(jù)實(shí)際情況去掉一些基本不用或近期很少用到的功能（例如某些用于FMS的接口和軟件）以降低購買成本。 |
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| 關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)刀具，數(shù)控回轉(zhuǎn)軸，CNC銑床，立銑刀 |
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