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在数控铣床切削加工过程中,造成加工误差的原因很多,刀具径向跳动带来的误差是其中的一个重要因素,它直接影响机床在理想加工条件下所能达到的最小形状误差和被加工表面的几何形状精度。在实际切削中,刀具的径向跳动影响零件的加工精度、表面粗糙度、刀具磨损不均匀度及多齿刀具的切削过程特性。刀具径向跳动越大,刀具的加工状态越不稳定的,越影响加工效果。
机床刀具径向跳动产生原因
刀具及主轴部件的制造误差、装夹误差造成刀具轴线和主轴理想回转轴线之间漂移和偏心、以及具体加工工艺、工装等都可能产生数控铣床刀具在加工中的径向跳动。
1.主轴本身径向跳动带来的影响
产生主轴径向跳动误差的主要原因有主轴各个轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴挠度等,它们对主轴径向回转精度的影响大小随加工方式的不同而不同。这些因素都是在机床的制造和装配等过程中形成的,作为机床的操作者很难避免它们带来的影响。
2.刀具中心和主轴旋转中心不一致带来的影响
刀具在安装到主轴的过程中,如果刀具的中心和主轴的旋转中心不一致,必然也会带来刀具的径向跳动。其具体影响因素有:刀具和夹头的配合、上刀方法是否正确以及刀具自身的质量。
3.具体加工工艺带来的影响
刀具在加工时产生的径向跳动主要是因为径向切削力加剧了径向跳动。径向切削力是总切削力在径向的分力。它会使工件弯曲变形和产生加工时的振动,是影响工件加工质量的主要分力。它主要受切削用量、刀具和工一件材料、刀具几何角度、润滑方式和加工方法等因素的影响。
减少径向跳动的方法
刀具在加工时产生径向跳动主要是因为径向切削力加剧了径向跳动。所以,减小径向切削力是减小径向跳动重要原则。可以采用以下几种方法来减小径向跳动:
1.使用锋利的刀具
选用较大的刀具前角,使刀具更锋利,以减小切削力和振动。选用较大的刀具后角,减小刀具主后刀面与工件过渡表面的弹性恢复层之间的摩擦,从而可以减轻振动。但是,刀具的前角和后角不能选得过大,否则会导致刀具的强度和散热面积不足。所以,要结合具体情况选用不同的刀具前角和后角,粗加工时可以取小一些,但在精加工时,出于减小刀具径向跳动方面的考虑,则应该取得大一些,使刀具更为锋利。
2.使用强度大的刀具
主要可以通过两种方式增大刀具的强度。一是可以增加刀杆的直径在受到相同的径向切削力的情况下,刀杆直径增加20%,刀具的径向跳动量就可以减小50%。二是可以减小刀具的伸出长度,刀具伸出长度越大,加工时刀具变形就越大,加工时处在不断的变化中,刀具的径向跳动就会随之不断变化,从而导致工件加工表面不光滑同样,刀具伸出长度减小20%,刀具的径向跳动量也会减小50%。
数控钻床钻头使用时的注意事项:
1.钻头应装在特制的包装盒里,避免振动相互碰撞。
2.使用时,从包装盒里取出钻头应即装到主轴的弹簧夹头里或自动更换钻头的刀具库里。用完随即放回到包装盒里。
3.测量钻头直径要用工具显微镜等非接触式测量仪器,避免切削刃与机械式测量仪接触而被碰伤。
4.某些数控钻床使用定位环某些数控钻床则不使用定位环,如使用定位环的其安装时的深度定位一定要准确,如不使用定位环其钻头装到主轴上的伸长度要调整一致,多主轴钻床更要注意这一点,要使每个主轴的钻孔深度要一致。如果不一致有可能使钻头钻到台面或无法钻穿线路板造成报废。
5.平时可使用40倍立体显微镜检查钻头切削刃的磨损。
6.要经常检查主轴和弹簧夹头的同心度及弹簧夹头的夹紧力,同心度不好会造成小直径的钻头断钻和孔径大等情况,夹紧力不好会造成实际转速与设置的转速不符合,夹头与钻头之间打滑。
7.定柄钻头在弹簧夹头上的夹持长度为钻柄直径的4~5倍才能夹牢。
8.要经常检查主轴压脚。压脚接触面要水平且与主轴垂直不能晃动,防止钻孔中产生断钻和偏孔。
9.钻床的吸尘效果要好,吸尘风可降低钻头温度,同事带走粉尘减少摩擦产生高温。
10.基板叠层包括上、下垫板要在钻床的工作台上的一孔一槽式定位系统中定位牢、放平。使用胶粘带需防止钻头钻在胶带上使钻头粘附切屑,造成排屑困难和断钻。
11.订购厂商的钻头,入厂检验时要抽检其4%是否符合规定。并100%的用10~15倍的显微镜检查其缺口、擦伤和裂纹。
12.钻头适时重磨,可增加钻头的使用和重磨次数,延长钻头寿命,降低生产成本和费用。通常用工具显微镜测量,在两条主切削刃全长内,磨损深度应小于0.2mm。重磨时要磨去0.25mm。普通的定柄钻头可重磨3次,铲形头(undercut)的钻头可重磨2次。翻磨过多其钻孔质量及精度都会下降,会造成线路板成品的报废。过度的翻磨效果适得其反。
13.当由于磨损且其磨损直径与原来相比较减小2%时,则钻头报废。
14.钻头参数的设置在一般情况下,厂商都提供一份该厂生产钻头的钻孔的转速和下速的参数表,该参数仅仅是参考,实际还要工艺人员经过实际使用得出一个符合实际情况的钻头的转速和下速参数,通常实际参数与参考的参数有区别但是相差不会太多。