反磨刀具在數控加工中的應用

吳玉

摘 要：在日常數控機械加工生產過程中，刀具的磨損是無法避免的現象。通過對磨損的刀具進行反磨，然后再加以重復利用，則可以極大的降低刀具使用成本及生產加工成本，為提高企業產品的競爭力提供更為有力的保障。本文將從修磨刀具的使用原理以及優化相應的數控加工程序來說明反磨刀具的使用的實現過程。

關鍵詞：加工成本；數控程序；反磨刀具

中圖分類號：TG75 文獻標識碼：A

一、選題背景

近年來，隨著在航空產品中所應用的高精度、新材料、薄壁、異型零件的大幅增加。數控機床在航天制造行業中得到越來越廣泛的普及和應用。然而，數控加工刀具在研制這些新材料、高精度、異型、薄壁零件過程中起到了越來越重要的作用。

但當我們研制的新產品進行成批生產時，居高不下的刀具成本成為一道巨大的天然屏障，使我們降低生產成本的努力變得更加艱難。因為數控刀具在產品制造成本中占有較大的比重，并且從未對數控刀具成本進行系統性、定量性的計算和分析，也沒有采取有效措施來降低數控刀具在機械加工中的成本，于是如何在機械加工中合理使用數控刀具，降低數控刀具的使用成本就成為了一個極具競爭力的企業首先要考慮的重點問題。

刀具的返磨重復利用，則是節省成具成本的一個重要的方法。本文將通過一個具體的實例來說明返磨刀具在數控加工中的應用過程。

二、零件簡圖與分析

1 零件簡圖

零件選用日常機械加工過程中經過用到的一種加工形式——銑槽加工。零件簡圖如圖1所示。

2 零件分析

由零件簡圖可以看出：

槽寬為W=12.7mm，

槽深T=（96.4-79.4）/2=8.5mm，

槽長度L=80mm

槽深和槽寬尺寸公差較嚴，在數控加工中對刀具直徑的要求較高。刀具幾何尺寸的變化對零件的加工質量存在著非常大的影響。當加工到一定程度刀具發生磨損時，槽深尺寸79.4±0.05及槽位置尺寸39.7±0.025具有較大的不穩定性。由于數控刀具價格比較昂貴，若有輕微磨損就廢棄淘汰，則會造成很大的浪費，從而會增加大量的生產加工成本。

三、返磨刀具的使用過程

1 刀具磨損原理

刀具簡圖如圖2所示。

2 刀具幾何參數對加工質量的影響分析

由圖2可見，銑槽刀具共有3個重要幾何參數（刀柄直徑的偏差對加工質量不產生直接的影響，在此不進行討論）。分別為：刀長L——為刀具的長度方向的幾何參數，加工時可通過刀具長度方向的補償來彌補其磨損量。刃長FL——為保證槽寬的主要的刀具幾何參數，加工時一般磨損較小，對產品的影響較小。直徑D——為刀具的直徑參數，加工時一般比較容易發生磨損。若發生磨損或出現崩齒現象，則對零件的加工尺寸影響較大。

3 返磨刀具應用的特點

當數控加工過程中，刀具發生磨損或出現崩齒現象后，會對后續產品的加工造成比較大的影響。當刀具以極低的成本進行返磨后，刀具直徑D會發生較大的變化，有時也會出現同一批刀具中，直徑D會偏差比較大的情況，這樣，使用同一個加工程序就無法保證一整批零件加工質量的一致性。如此一來，就不得不編制一種數控加工程序，以適用于不同刀具直徑D。數控加工程序主要有兩種編制方法方法：使用輪廓編程：即程序中帶有刀具半徑補償的一種編程方法。但輪廓編程在增加或取消刀補的過程中需要有一段大于刀具半徑的空走路徑。但在較多的時候，尤其是在刀具直徑較大的情況下，由于會發生干涉或運動空間不足，無法添加刀補。此種情況下，第二種編程方法，則可以彌補輪廓編程的不足。使用刀心編程，將刀具半徑數值定義成一個變量，應用于程序中。這樣，即可以適用不同直徑的刀具，也可以兼顧空間局限性的影響。

4 數控程序的編制

以圖1所示零件及圖2所示刀具為例，可編制如下數控加工程序。

4.1 加工設備：奧地利產 WFL-M35G 數控車銑鏜一體加工中心。編程系統：SIMENSE 840D 定制。

4.2 數控程序如下：

結語

通過加工試驗，成功實現了同一個刀心程序使用不同返磨直徑的銑加工刀具來加工同一種零件的功能，且很好的保證了產品的尺寸精度和位置精度。通過使用低廉成功的修磨刀具，節省了大量的加工成本，這種編程加工方法已經在單位內得到了大力有效的推廣。為使產品更具有市場競爭力提供了有力的技術支持。

參考文獻

[1] WFL M35-G機床編程與操作說明書[Z].

[2]西門子840D編程說明書[Z].