如何控制CNC加工中心切削过程中的弹刀?

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:如何控制CNC加工中心切削过程中的弹刀?
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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 。
如何控制CNC加工中心切削过程中的弹刀?】σ=F/Sσ: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 。