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    如何控制CNC加工中心切削過程中的彈刀?

    作者:
    2022.04.18

    在加工中,經常會在轉角位出現彈刀而導致過切的現象,如果采用合理的刀具和加工方法,是可以將彈刀的機會降低的。


    彈刀位與加工過切

    如下圖所示,A圖是刀具在加工較平坦位置時的狀態,當加工到B位急停,準備反向加工時,由于慣性作用,刀具會產生變形,從而造成在B位較直身位處彈刀過切。


    彈刀圖示

    刀具變形量的關系式:


    由上面公式中,我們可知,影響刀具變形的主要因素有三個:

    L - 裝刀長度

    D - 刀具直徑

    P - 刀具所受的作用力

    L - 裝刀長度

    由公式可知,刀具的變形量與裝刀長度是3次方的關系,同樣直徑的刀具,當長刀增加一倍,其變形量將會增大3倍。

    在加工時,盡可能縮短裝刀長度,以減低彈刀風險。

    D - 刀具直徑

    由公式可知,刀具的變形量與刀具直徑是4次方的關系,同樣長度的刀具,當刀具直徑減少一倍,其變形量將會增大4倍。

    在加工時,可以的話,盡可能選擇大直徑刀具或采用加壯刀具來加工,以減低彈刀風險。(如下右圖所示:A采用熱索和錐頸刀,B采用加壯刀柄的刀具來加工)


    P - 刀具所受的作用力

    由公式可知,刀具的變形量與其在加工中所受的作用力是正比關系,減少刀具所受的作用力則可減低彈刀的機會,可以通過以下方法減少加工中刀具所受的作用力。

    減少作用力分析:

    切削是一個剪切變形的過程,每種材料都有自己的強度(σ),要使材料分離,外來的強度必須大于材料本身強度。

    σ = F / S

    σ : 材料的強度

    F:作用力

    S : 接觸面積

    從上公式中可知,刀具受的作用力(F)與其與工件的接觸面積(S)成正比關系。要減少刀具所受的作用力就要減少刀具與工件的接觸面積。

    減少作用力例子1:

    使用刀路轉角功能或加大R位的方法來減少刀具在轉角位的負荷,從而降低彈刀的機率。


    減少作用力例子2:

    在加工較深位置時,可采用較小的進給量和細R角的刀具,以減少加工中刀具所受的作用力,以減低彈刀的風險。

    下圖是使用D50R6刀和D50R0.8刀在加工同樣深度時,與模料接觸位的比較可知,采用細R角刀具加工深型工件比大R角刀具更能減少切削力。


    總結:

    綜合地運用影響刀具變形的三個有關因素(裝刀長度、刀具直徑、切削力),可以降低彈刀機率,提高加工時間,得到較好的加工精度和表面粗糙度。


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