数控车铣复合加工中的刀具选择与优化 一、刀具选择
1、根据加工材料性能选择刀具
- 高强度钢：选用硬质合金刀具，具有较高的耐磨性和韧性，适用于高速切削。刀具刃口应采用磨削或电火花加工，以提高精度和寿命。
- 不锈钢：选用高速钢刀具，具有较高的切削性能和韧性。刀具刃口可采用磨削或电火花加工，以保证加工精度。
- 铝合金：选用硬质合金刀具，具有较高的切削速度和切削性能。刀具刃口可采用磨削或电火花加工，以降低加工成本。
- 钛合金：选用硬质合金刀具，具有较高的切削速度和切削性能。刀具刃口可采用磨削或电火花加工，以保证加工精度。
2、根据加工要求选择刀具
- 高精度加工：选用精密刀具，如微细车刀、超精密车刀等，以提高加工精度。刀具刃口可采用磨削或电火花加工，以满足加工要求。
- 高速加工：选用高速钢刀具或硬质合金刀具，以提高切削速度。刀具刃口可采用磨削或电火花加工，以降低加工成本。
- 大批量加工：选用耐用度高的刀具，如硬质合金刀具、高速钢刀具等，以降低刀具更换频率。刀具刃口可采用磨削或电火花加工，以提高加工效率。
3、根据加工精度选择刀具
- 精密加工：选用精密刀具，如微细车刀、超精密车刀等，以提高加工精度。刀具刃口可采用磨削或电火花加工，以满足加工要求。
- 高精度加工：选用高精度刀具，如超精密车刀、超精密铣刀等，以提高加工精度。刀具刃口可采用磨削或电火花加工，以保证加工精度。
- 普通加工：选用普通刀具，如硬质合金刀具、高速钢刀具等，以满足加工要求。刀具刃口可采用磨削或电火花加工，以降低加工成本。
4、根据机床性能选择刀具
- 高速数控车铣复合机：选用高速钢刀具或硬质合金刀具，以提高切削速度。刀具刃口可采用磨削或电火花加工，以降低加工成本。
- 通用数控车铣复合机：选用耐用度高的刀具，如硬质合金刀具、高速钢刀具等，以降低刀具更换频率。刀具刃口可采用磨削或电火花加工，以提高加工效率。
二、刀具优化
1、合理选择切削参数
- 切削速度：根据材料的硬度和导热性选择合适的切削速度。导热性好的材料可以采用较高的切削速度，而导热性差的材料则需降低切削速度，以避免切削温度过高导致刀具磨损加剧。
- 进给速度：根据加工要求和刀具的耐用性选择合适的进给速度。对于高精度加工，应选择较低的进给速度，以保证加工精度。
- 径向切深：合理选择径向切深可以有效控制加工过程中的热变形和刀具磨损。一般情况下，径向切深不应超过刀具直径的1/2。
2、实时监测与自适应调整
- 切削力监测：通过监测切削力的变化，可以及时发现刀具磨损和切削参数不合理等问题，并采取相应的调整措施。
- 切削温度监测：切削温度是影响刀具寿命和加工质量的关键因素。通过监测切削温度的变化，可以及时调整切削参数，避免切削温度过高导致的刀具损坏和工件变形。
- 振动监测：振动会影响加工精度和表面质量。通过监测机床和刀具的振动情况，可以及时发现振动源并采取相应的措施进行抑制。
3、刀具路径优化
- 模块化编程：通过模块化编程可以实现对不同加工步骤的灵活控制和管理，提高程序的可读性和可维护性。
- 仿真验证：在编程过程中，通过仿真验证可以有效检测程序中的错误和不合理之处，保证加工过程的安全性和准确性。
- 优化路径策略：在编程过程中，通过优化路径策略可以减少程序长度和运行时间，提高加工效率和生产率。
- 智能化编程工具应用：利用智能化编程工具可以实现自动化编程和优化，大大提高编程效率和精准度。
- 螺旋插补与等高线加工：采用螺旋插补取代直线铣削，负载更均匀；等高线加工策略保持切深恒定，可有效提高加工效率和表面质量。
- 拐角处提前减速：在拐角处提前减速，避免过切和刀具破损。
4、刀具涂层与处理
- 涂层刀具：涂层刀具的寿命可提升3 - 5倍。例如，TiAlN涂层适合高温加工，DLC涂层可减少积屑瘤。
- 刃口处理：刀具刃口可采用磨削或电火花加工，以提高精度和寿命。
5、刀具装夹与冷却
- 装夹方式：采用液压或热缩夹头，确保跳动量<0.01mm。复杂工件使用专用夹具，避免二次装夹误差。
- 冷却液使用：高压冷却（70 - 100bar）可有效排屑，尤其适合深孔加工。微量润滑（MQL）技术节省冷却液用量达90%。针对不同材料调整浓度：铝合金5 - 8%，钢材8 - 12%。
通过合理选择刀具并优化其使用，可以有效提高数控车铣复合加工的效率和质量，降低生产成本。在实际应用中，还需根据具体加工情况进行调整，以达到最佳加工效果。
