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提高切削刀具加工效率的辦法解析

從提高加工效率的角度來考慮,增加切深恐怕是非常值得考慮的一個方法。其重要原因之一,是實驗表明,切削深度一旦等于進給的10倍,再增加切深對刀具耐用度的影響將極小。而如果是提高切削速度,改變切削速度會使刀具耐用度以近兩倍的速度變化;如果改變進給,也可使刀具耐用度有大致相等的改變。

因此,在我們大批量生產模式的毛坯還不能實現所謂“凈尺寸化”的時候,提高切深是既能實現高效率的生產節拍,又不致使刀具費用大幅度上升的一個兩全其美的選擇。

通過分析一組加工數據,可以說明一些問題。

例子是使用切削速度Vc=152m/min,進給f=0.254mm/r,切削深度ap=2.54mm的規范,分3次走刀加工一個零件,該刀具的耐用度為10min。第一個方案是維持切削速度Vc=152m/min和進給f=0.254mm/r,將切削深度ap提高到3.81mm,也就是將3次走刀減少到2次走刀,結果是刀具耐用度減少到8min,即刀具的時間耐用度降低20%。但這個方案是金屬去除率增加50%,也就是說原來30秒鐘干的活,現在只需要20秒鐘,原來10分鐘的刀具耐用度干20個活,現在8分鐘耐用度24個活,刀具的件數耐用度提高了20%。我們可以說是提高了50%的加工效率,和20%的刀具耐用度。

第二個方案是維持切削速度Vc=152m/min,把進給和切深同時提高:提高進給到f=0.38mm/r,提高切削深度到ap=3.8mm(也是2次走刀),這時加工效率大大提高(金屬去除率增加100%),但耐用度減小60%,即刀具的時間耐用度下降到4min。也就是說原來30秒鐘干的活,現在只需要15秒鐘,原來10分鐘的刀具耐用度干20個活,現在4分鐘耐用度16個活(下降20%),如果不考慮機床開動的費率,這似乎不盡理想。

第三個方案是在提高進給和切削深度的同時,適當降低切削速度。我們在使用第二個方案的進給和切深(進給f=0.38mm/r,切削深度ap=3.8mm,也是2次走刀)的情況下,把切削速度調整到Vc=107m/min。這時的加工效率比原來的有所增加,金屬去除率增加70%,也就是說原來30秒鐘干的活,現在只需要17.65秒鐘。而刀具的時間耐用度不變,依然為10min。也就是說原來10分鐘耐用度干20個活,現在10分鐘耐用度可以干34個活。我們可以說是提高了70%的加工效率,和70%的刀具耐用度。

第四個方案是在提高進給和切削深度的同時,進一步降低切削速度,以維持原有生產節拍。這個方案的切削規范是:切削速度Vc=70m/min,進給f=0.38mm,切削深度ap=3.8mm(2次走刀)。此時的材料去除率比原始方案增加3%,應該說基本沒有變化,但刀具的時間耐用度17min,即耐用度增加70%。

從這幾個改進方案來看,我本人比較傾向于第二個方案和第三個方案。

第二個方案提高了加工效率,尤其適合那些生產任務特別繁忙的企業。它可以100%的提高加工效率,又使刀具成本不致上升太多。

第三個方案在適度提高加工效率的同時,又提高了刀具耐用度,對大部分企業來說,也許真是一個兩全其美的好方案。

當然要增加切深,還需要看刀具本身的承載能力。對于可轉位刀具來說,切削力通過刀片傳遞給刀體(或許中間還有刀墊或其它元件),再由刀體傳遞給機床。在相當多的場合,刀片由于脆性相對較大,常常成為力傳遞過程中最容易受到破壞的一個環節。因此,應該選擇在承受切削力方向上尺寸較大的刀片或結構,立裝刀片應該比較合適。同時要考慮刀片與刀體的結合方式,尤其在使用所謂“雙面刀片”時更是如此。
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