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介绍一下刀具磨损对加工精度的影响及应对措施

返回列表 发布日期:2024-12-27

1. **刀具磨损对加工精度的影响**

   - **尺寸精度方面**

     - **孔径尺寸变化**:在钻孔和镗孔加工中,刀具磨损会导致孔径尺寸发生变化。例如,钻头刃口磨损后,钻头直径变小,钻出的孔直径也会随之变小。对于铰刀,刃口磨损会使铰出的孔直径变大,因为磨损后的刃口无法有效地切除材料,而是将材料挤压到孔壁两侧。在镗孔时,镗刀的磨损会使镗出的孔呈现圆柱度误差,如刀具前端磨损会使孔前端直径变小,后端磨损则会使后端直径变大。

     - **轮廓尺寸偏差**:对于铣削加工,刀具磨损会引起轮廓尺寸的偏差。例如,在铣削外轮廓时,铣刀半径磨损会使加工后的轮廓尺寸变小。如果是铣削内轮廓,铣刀磨损则会导致轮廓尺寸变大。而且随着磨损程度的增加,这种尺寸偏差会越来越明显,严重影响零件的尺寸精度。

   - **形状精度方面**

     - **表面粗糙度增加**:刀具磨损后,刃口变得不再锋利,切削过程中会产生较大的切削力和振动。这会导致加工表面粗糙度增加,出现明显的加工痕迹,如鳞刺、振纹等。例如,在车削加工中,车刀磨损后,车削出的外圆表面会变得粗糙,不再光滑。在铣削平面时,磨损的铣刀会使平面的平整度下降,产生波浪状的表面。

     - **几何形状误差**:刀具磨损还会引起零件的几何形状误差。如在车削长轴类零件时,车刀的磨损会使车削出的轴产生圆柱度误差。在铣削棱柱体时,铣刀的磨损可能会导致棱柱体的棱边不直,平面之间的垂直度和平行度误差增大。

   - **位置精度方面**

     - **尺寸定位偏差**:刀具磨损会影响加工时的尺寸定位精度。例如,在加工中心进行钻孔操作时,由于钻头磨损导致孔径变小,当以这个孔作为后续加工(如铰孔或攻丝)的定位基准时,会出现定位偏差,从而影响后续加工的位置精度。

     - **刀具跳动加剧**:磨损后的刀具在旋转过程中,由于刃口不均匀磨损等原因,会导致刀具的径向跳动和轴向窜动加剧。这在镗孔和铣削等加工中会使加工精度下降,如镗出的孔圆度误差增大,铣削的轮廓精度变差。


2. **应对措施**

   - **刀具监测与预警**

     - **直接测量法**:可以定期使用量具对刀具进行直接测量,如使用卡尺测量铣刀的直径、使用光学显微镜观察刀具刃口的磨损情况等。这种方法简单直接,但需要停机测量,会影响加工效率。一些先进的加工中心配备了在线测量系统,能够在不中断加工的情况下,通过激光、超声波等技术对刀具的磨损程度进行测量。例如,激光测量系统可以精确测量刀具刃口的磨损量,并将数据反馈给控制系统。

     - **间接测量法**:通过监测加工过程中的参数来间接判断刀具的磨损情况。例如,监测切削力的变化,当刀具磨损时,切削力会增大。可以在机床的主轴或刀柄上安装力传感器,实时采集切削力数据。当切削力超过设定的阈值时,系统发出刀具磨损预警。另外,还可以监测切削温度、振动等参数,这些参数在刀具磨损时也会发生变化,通过对这些参数的分析来判断刀具的磨损程度。

   - **刀具补偿调整**

     - **半径补偿调整**:当发现刀具半径磨损后,可以通过调整加工中心的刀具半径补偿参数来修正加工尺寸。例如,在铣削加工中,如果铣刀半径磨损了0.05mm,在数控系统中修改刀具半径补偿值,将其减小0.05mm(对于外轮廓加工)或增大0.05mm(对于内轮廓加工),这样可以使后续加工的轮廓尺寸恢复到正确范围。

     - **长度补偿调整**:对于刀具长度磨损,同样可以调整长度补偿参数。在钻削或镗削加工中,如果刀具长度因磨损而变短,可以在数控系统中增加刀具长度补偿值,以保证加工深度的准确性。

   - **刀具更换策略**

     - **基于寿命的更换**:根据刀具的理论使用寿命来制定更换计划。刀具制造商通常会提供刀具的推荐切削参数和预计使用寿命。例如,某种硬质合金铣刀在给定的切削速度、进给量和切削深度下,预计可以加工100个零件。当达到这个加工数量时,即使刀具看起来还能使用,也进行更换,以确保加工精度。

     - **基于质量的更换**:通过对加工零件的质量检测来决定刀具是否更换。例如,在加工一批零件时,定期抽取零件进行尺寸精度、形状精度和表面质量的检测。如果发现零件的加工精度超出公差范围,且确定是刀具磨损导致的,就及时更换刀具。这种方法更具灵活性,但需要建立有效的质量检测体系。