切削姐妹花，工藝不分家

jiajoin

前 言

隨著制造領(lǐng)域?qū)庸ひ蟮牟粩嗵岣撸谥袊饘偾邢骷庸ゎI(lǐng)域的誤區(qū)“重設(shè)備輕工藝”已經(jīng)慢慢得到了轉(zhuǎn)變。許多夾具、刀具的供應(yīng)商從一開始單純的生產(chǎn)供應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)獒槍?duì)具體應(yīng)用領(lǐng)域的加工需求開發(fā)配套的解決方案。而應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，硬切削、干式切削和高速切削等工藝的應(yīng)用也對(duì)刀具與夾具提出了更高的需求。所以，光懂夾具還不夠！刀具也需要了解~這不，今天夾具俠就帶領(lǐng)大家去了解刀具在切削工藝中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。

Part1

1.1 刀具和切削條件的選擇

金屬切削刀具的選擇通常以應(yīng)用為導(dǎo)向，即在車間尋找可以加下某些工件材料(如鋼件或鋁件)的刀具，或者可以執(zhí)行特定操作(如粗加工或精加工)的刀具。具更有利的刀具選擇方法是首先考慮如何讓加工操作與制造商的整體業(yè)務(wù)相吻合。

首先要確保工藝可靠性，消除不合格的零件和計(jì)劃外停機(jī)如果生產(chǎn)車間不重視切割力、熱力和化學(xué)力對(duì)刀具的影響，可靠性將降低并出現(xiàn)刀具故障。

在建立穩(wěn)定的工藝后選擇刀具的特性和切削條件在大批量的簡單零件生產(chǎn)中，以最低成本實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)量通常是需要首要考慮的因素。但在品類雜、小批量的高價(jià)值復(fù)雜件生產(chǎn)中，可靠性和精確性比制造成本更加重要。對(duì)于此類小批量生產(chǎn)場合，裝夾系統(tǒng)需要滿足靈活性要求。

如果成本效益是主要目標(biāo)，則必須根據(jù)每個(gè)切削刃的成本來選擇刀具并選擇與所選刀具相平衡的切削條件，加工參數(shù)應(yīng)強(qiáng)調(diào)較長的刀具壽命和工藝可靠性;反之，如優(yōu)先考慮工件質(zhì)量，則應(yīng)在適當(dāng)?shù)那邢鳁l件下采用高性能的精密刀具。

1.2 選擇和調(diào)整切削條件

在對(duì)新的零件加工進(jìn)行初步規(guī)劃時(shí)，刀具和切削條件的選擇應(yīng)首先考慮加工方法、刀具槽型和刀具材料。例如，航空用鎳基零件可能提示采用具有正角槽型 的硬質(zhì)合金立銑刀進(jìn)行輪廓銑。選擇以生產(chǎn)車間對(duì)于工件生產(chǎn)速度、成本和質(zhì)量的基本目標(biāo)為導(dǎo)向，并取決于所采用的切削深度、進(jìn)給量和切削速度。

為了改進(jìn)現(xiàn)有的零件加工操作以實(shí)現(xiàn)更出色的生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性或可靠性，建議采用漸進(jìn)的方法：首先改變切削條件，然后是槽型、切削材料、刀具概念，最后是加工方法。但大多數(shù)生產(chǎn)車間的做法與此相反，在嘗試改進(jìn)。加工成果時(shí)，首先考慮的是改變刀具或加工方法。

如果修改切削參數(shù)不能達(dá)到預(yù)期效果，則可以改變切削刀具的槽型。與改變切削參數(shù)相比，這一步驟更復(fù)雜，需要采用新的刀具并增加刀具和機(jī)器時(shí)間成本。另一種選擇是改變切削刀具的材料，但也將涉及更多的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)投資。改變切削刀具或刀柄本身是必要的，但會(huì)增加采用定制刀具的可能性，導(dǎo)致制造成本上升。

很多車間使用CAM系統(tǒng)來 指導(dǎo)刀具選擇。但CAM系統(tǒng)并不會(huì)全面考慮各個(gè)不同的操作特性。舉例來說，應(yīng)用銑刀并不只是輸入速度、進(jìn)給量和切削深度那么簡單，最佳的應(yīng)用涉及眾多因素，例如刀具的刃口數(shù)、排屑性能、刀具的強(qiáng)度、銑床的穩(wěn)定性等。需要考慮到以上因素才能全面實(shí)現(xiàn)加工操作目標(biāo)，即金屬去除率、刀具壽命、表面粗糙度或經(jīng)濟(jì)性。

1.3 切削速度、進(jìn)給量和切削深度

許多車間管理者認(rèn)為，只需簡單增加切削速度便會(huì)在一定的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出更多的零件并降低生產(chǎn)成本。然而，影響生產(chǎn)成本的因素有很多，并非只有產(chǎn)量。 例如，加工中途更換刀具的操作就會(huì)對(duì)零件質(zhì)量和加工時(shí)間產(chǎn)生不利影響。另外，提高切削速度確實(shí)會(huì)加快生產(chǎn)速度，但會(huì)縮短刀具壽命。加工成本將會(huì)因更頻繁的刀具替換和更長的機(jī)器停時(shí)間（更換刀具時(shí)間）而上升。

提高切削速度會(huì)縮短刀具壽命，并可能導(dǎo)致操作不穩(wěn)定，而改變切削深度或進(jìn)給量對(duì)刀具壽命影響極小。因此，要獲得最佳的切削效果，需要在減少切削速度的同時(shí)相應(yīng)比例地增加進(jìn)給 和切削深度。采用盡可能大的切削深度減少走刀次數(shù)，從而縮短加工時(shí)間。雖然過大的進(jìn)給量會(huì)影響工件質(zhì)量和表面粗糙度，但應(yīng)盡可能采用最大值。

大量實(shí)例表明，當(dāng)切削速度 從180m/min提升到 200m/min時(shí)，金屬去除率約增加10%。會(huì)對(duì)刀具壽命產(chǎn)生不利影響；當(dāng)將進(jìn)給量從0.2mm/r提升到0.3nim/r時(shí)， 金屬去除率會(huì)提升50%,而且?guī)缀醪粫?huì)影響刀具壽命。

在大多數(shù)情況下，在相同或較低的切削速度下增加進(jìn)給量和切削深度將增加操作的金屬去除率，其效果與單純通過提高切削速度所實(shí)現(xiàn)的效果相同。組合采用較低的切削速度、更大的進(jìn)給量和較小的切削深度時(shí)可減少能源消耗。

優(yōu)化切削條件的最后一步是選擇適當(dāng)?shù)淖畹统杀净蜃畲笊a(chǎn)率標(biāo)準(zhǔn)，然后使用切削速度來優(yōu)化該標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果。20世紀(jì)初，美國機(jī)械工程師F.W. Taylor開發(fā)出了用于指導(dǎo)該選擇的模型。該模型顯示，對(duì)于給定的切削深度和進(jìn)給量組合，在特定的切削速度范圍內(nèi)，刀具的損耗是安全、可預(yù)測且可控的。在此范圍內(nèi)工作時(shí)，可以量化切削速度、刀具磨損和刀具壽命之間的關(guān)系，目標(biāo)是提高切削速度以降低加工時(shí)間成本，但刀具磨損的加快并不會(huì) 過度增加切削刀具成本。

Part2

同時(shí)，夾具俠也很榮幸的邀請(qǐng)到了某知名刀具企業(yè)的資深銷售工程師作為嘉賓為大家進(jìn)行分享！

Q：未來幾年刀具會(huì)有怎么樣的發(fā)展和轉(zhuǎn)變？

A：首先第一點(diǎn)是未來會(huì)有更多的刀具采用金剛石刀具，因?yàn)樵谖磥礓X合金的產(chǎn)品越來越多，而金剛石刀具是能有效提升鋁合金產(chǎn)品光潔度的刀具。第二點(diǎn)是工序的集成，就比如說開粗這一過程，由于目前壓鑄工藝的優(yōu)化以生產(chǎn)設(shè)備精度的提升。留給加工零件的余量其實(shí)是越來越少的。所以會(huì)出現(xiàn)粗精加工一體這種趨勢。比如面銑，可能粗銑和精銑一刀就過了，直接能夠達(dá)到其工藝要求，由此提高加工效率。再比如鉆孔，很多孔目前就只用一把鉆鉸刀就能完成，光潔度也能達(dá)到客戶的要求。再比如鉆孔和攻絲，未來也有可能會(huì)集成為一道工序。同時(shí)不管是刀具還是夾具，未來客戶對(duì)于我們應(yīng)商的響應(yīng)速度要求會(huì)越來越高，客戶提出一個(gè)需求，需要在很短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)車方案并且完成生產(chǎn)，也就是所謂的精益化生產(chǎn)。

Q：那么您從一個(gè)刀具供應(yīng)商的角度來看，相對(duì)應(yīng)的夾具會(huì)需要什么樣的轉(zhuǎn)變呢？

A：對(duì)于夾具的要求會(huì)越來越高。第一是夾具的夾持剛性要非常好，因?yàn)槲磥砜赡茕X件會(huì)越來越多并且結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，加工時(shí)需要加強(qiáng)其剛性，并且在許多細(xì)微的地方也需要輔助支撐。第二是變形量需要控制，因?yàn)榍懊嬉蔡岬蕉嗟拦ば蛉绻麖?fù)合，就意味零件一刀加工完成，就不會(huì)再有第二次松開夾具使零件回復(fù)形狀這樣情況發(fā)生，所以需要控制變形量。第三是一直再提的自動(dòng)化，這個(gè)方向我想也不需要再多提，大家都明白。

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Q：目前新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)于刀具來說會(huì)有什么樣的影響呢？

A：刀具消耗會(huì)減少，但是刀具種類會(huì)變多。尤其是非標(biāo)刀具可能會(huì)越來越多，而標(biāo)準(zhǔn)刀具則會(huì)越來與少。因?yàn)殇X合金工件的加工要求高，加工工序復(fù)雜，所以標(biāo)準(zhǔn)刀具的組合很難滿足其需求，需要分更多的工序去完成每一個(gè)加工要求，于此同時(shí)為了提高加工效率，就需要有更多的非標(biāo)刀具組合出現(xiàn)。然后隨著各種不同種類的零件出現(xiàn)，相應(yīng)的非標(biāo)刀具種類也會(huì)不斷增加。而在加工時(shí)由于鋁合金工件的加工余量變小，刀具轉(zhuǎn)速和切削進(jìn)給提高，反而使得刀具的磨損減少。

韓寒11

工件的加工精度離不開高精度的夾具和優(yōu)良的刀具，再加上接近完美的工藝就沒有做不到的精度

xiaobing86203

確實(shí)，新能源電池包得產(chǎn)線很多需要用得加工中心之類的。

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學(xué)習(xí)了。

yjd221285

學(xué)習(xí)了

風(fēng)007

生產(chǎn)環(huán)節(jié)講的是5M1E，各個(gè)環(huán)節(jié)都控制到位，才能持續(xù)高效，優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的供應(yīng)產(chǎn)品

jiajoin

風(fēng)007 發(fā)表于 2018-2-22 15:48
生產(chǎn)環(huán)節(jié)講的是5M1E，各個(gè)環(huán)節(jié)都控制到位，才能持續(xù)高效，優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的供應(yīng)產(chǎn)品

* ]2 E+ u, ^5 T" T& U- |, E說的好

zxw550601929

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