如何控制CNC加工中心切削过程中的弹刀？

问题：弹刀过切

在加工中，经常会在转角位出现弹刀而导致过切的现象，如果采用合理的刀具和加工方法，是可以将弹刀的机会降低的。

弹刀位与加工过切

如下图所示，A图是刀具在加工较平坦位置时的状态，当加工到B位急停，准备反向加工时，由于惯性作用，刀具会产生变形，从而造成在B位较直身位处弹刀过切。

弹刀图示

刀具变形量的关系式：

由上面公式中，我们可知，影响刀具变形的主要因素有三个：

L - 装刀长度

D - 刀具直径

P - 刀具所受的作用力

L - 装刀长度

由公式可知，刀具的变形量与装刀长度是3次方的关系，同样直径的刀具，当长刀增加一倍，其变形量将会增大3倍。

在加工时，尽可能缩短装刀长度，以减低弹刀风险。

D - 刀具直径

由公式可知，刀具的变形量与刀具直径是4次方的关系，同样长度的刀具，当刀具直径减少一倍，其变形量将会增大4倍。

在加工时，可以的话，尽可能选择大直径刀具或采用加壮刀具来加工，以减低弹刀风险。(如下右图所示：A采用热索和锥颈刀，B采用加壮刀柄的刀具来加工)

P - 刀具所受的作用力

由公式可知，刀具的变形量与其在加工中所受的作用力是正比关系，减少刀具所受的作用力则可减低弹刀的机会，可以通过以下方法减少加工中刀具所受的作用力。

减少作用力分析：

切削是一个剪切变形的过程，每种材料都有自己的强度(σ)，要使材料分离，外来的强度必须大于材料本身强度。

σ = F / S

σ : 材料的强度

F：作用力

S : 接触面积

从上公式中可知，刀具受的作用力(F)与其与工件的接触面积(S)成正比关系。要减少刀具所受的作用力就要减少刀具与工件的接触面积。

减少作用力例子1：

使用刀路转角功能或加大R位的方法来减少刀具在转角位的负荷，从而降低弹刀的机率。

减少作用力例子2：

在加工较深位置时，可采用较小的进给量和细R角的刀具，以减少加工中刀具所受的作用力，以减低弹刀的风险。

下图是使用D50R6刀和D50R0.8刀在加工同样深度时,与模料接触位的比较可知，采用细R角刀具加工深型工件比大R角刀具更能减少切削力。

总结：

综合地运用影响刀具变形的三个有关因素(装刀长度、刀具直径、切削力)，可以降低弹刀机率，提高加工时间，得到较好的加工精度和表面粗糙度。

（前沿数控技术）

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