數控機床刀具選擇和合理使用

數控（kòng）加工刀（dāo）具必（bì）須適應（yīng）數控機（jī）床（chuáng）高速、高效和自動化程度高（gāo）的特點，一般應包（bāo）括通用刀具、通（tōng）用連接刀柄及少（shǎo）量專用刀柄。刀柄要聯接刀具並裝在機（jī）床動力頭（tóu）上，因此已逐漸標準化和係列（liè）化。

 

　　數控刀具的分類有多種方（fāng）法。

 

　　根據刀具結構可分為：①整體式;②鑲嵌式，采用焊接或機夾式聯接，機夾（jiá）式又可（kě）分為不轉（zhuǎn）位和可轉位兩種;③特殊型（xíng）式，如複（fù）合式刀具（jù）、減震式刀具等。

 

　　根據製造（zào）刀具所用的材料可分為：①高速鋼刀具;②硬質合金刀具;③金剛（gāng）石（shí）刀具;④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。

 

　　從切削工藝上可分為：①車削刀具（jù），分外圓、內孔、螺紋、切割刀具等（děng）多種;②鑽削刀具，包括（kuò）鑽頭、鉸刀、絲錐等;③鏜削刀具（jù）;④銑削刀具等。

 

　　為了適應數控機床對刀具耐（nài）用、穩定、易調、可換等的要求，近幾年（nián）機（jī）夾式可轉位刀具得到廣泛的應用，在數量（liàng）上達到整個數控刀具的30～40，金屬切除量占（zhàn）總數的80～90.

 

　　數控刀具與普通機床上所用（yòng）的刀具相比，有許多不同的要求，主（zhǔ）要有以下特點（diǎn）：①剛性好(尤其是粗（cū）加工刀具)、精度高、抗振及熱變形小;②互換性好（hǎo），便於快速換刀;③壽命（mìng）高，切削性能穩定、可靠;④刀具的尺寸便於調（diào）整，以減少換（huàn）刀調（diào）整時間;⑤刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利於切屑的排除;⑥係列化、標（biāo）準化，以（yǐ）利於編程和刀具管理。

 

　　刀具（jù）的選擇是在（zài）數控編程的人機交互狀態下進行（háng）的。應根（gēn）據機床的加工能力、工件（jiàn）材料的性能、加工（gōng）工序、切削用（yòng）量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄（bǐng）。

 

　　刀具選（xuǎn）擇總的原則是：安裝調整方便（biàn）、剛性好、耐用度和精（jīng）度高。在滿足加工要求的（de）前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高（gāo）刀具加工的剛性。選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的（de）表麵尺寸相適應。生產中，平麵（miàn）零（líng）件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀;銑（xǐ）削平麵（miàn）時，應選硬質合金刀片銑刀;加工凸台、凹槽（cáo）時，選高速鋼立銑刀;加工毛坯表麵或粗加（jiā）工孔時，可選取鑲硬質合金（jīn）刀片的玉米銑刀;對一些立體型麵和變斜角輪（lún）廓外形的加工，常采用球（qiú）頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤（pán）形銑（xǐ）刀。

 

　　在進行自由曲麵(模具)加工時，由於球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度（dù），切削行距一般采用（yòng）頂端密距，故球頭常用於曲麵的精加工。而平頭刀具在（zài）表麵加工質量和（hé）切削效率方麵（miàn）都優於球頭刀，因此，隻要在保證不（bú）過切的前提下，無（wú）論是曲麵的粗加工還是精加（jiā）工（gōng），都應（yīng）優先（xiān）選擇平（píng）頭刀。

 

　　另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關係極大，必須引起注意的是，在大多（duō）數情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本（běn），但由此帶來的加工質量和加工效率的提高，則可以使（shǐ）整個加工成本大大降低。

 

　　在（zài）加工中心上（shàng），各（gè）種刀（dāo）具分別裝在刀庫上，按程（chéng）序規定隨時進行選刀和換刀動作。因此（cǐ）必須采用標準刀柄，以便使鑽、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具（jù）迅速、準確地（dì）裝到（dào）機床主軸或刀（dāo）庫上去（qù）。編程人員應了解機床上所用刀柄（bǐng）的結構尺寸（cùn）、調整（zhěng）方法（fǎ）以及調整範圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中（zhōng）心采用TSG工具係統，其刀柄有直柄（bǐng）(3種規格)和錐（zhuī）柄(4種規（guī）格)2種，共包括16種不同用途的刀柄。

 

　　在經濟型數控機床的加工過程中，由於刀具的刃磨、測量和更換多為人（rén）工手動進行（háng），占用輔（fǔ）助時間較（jiào）長，因此（cǐ），必須合理安排刀具的排列順（shùn）序。一般應遵循以（yǐ）下（xià）原則：①盡量減少刀具數量;②一把刀具裝夾後，應完成其所能（néng）進行的所有加工步驟;③粗精（jīng）加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規格（gé）的刀具;④先（xiān）銑後鑽（zuàn）;⑤先進行曲麵精（jīng）加工，後進行二維輪（lún）廓精加工;⑥在可能的情況下，應盡可能（néng）利用數控機床的自動換刀功能，以提高生產效率等。

 

　　合理（lǐ）選擇切削用量的原則（zé）是：粗加工（gōng）時，一般以（yǐ）提高生產率為主，但也（yě）應考慮經濟（jì）性和加工成本;半精加工和精加工時，應在保證加工質量（liàng）的前提下，兼顧切削效率、經（jīng）濟性和加工成本。具體數值應根（gēn）據機床說明書、切削用量手冊，並結合經驗而定。

 

　　具體要考慮以（yǐ）下幾個（gè）因素：　　①切削（xuē）深度t.在機床（chuáng）、工件和（hé）刀具剛度允許的情況下，t就等（děng）於（yú）加工餘量，這是提高生產（chǎn）率的一個有（yǒu）效措施。為了保證零件的加工（gōng）精度（dù）和表（biǎo）麵粗糙度，一般應留一定（dìng）的餘量進行（háng）精加工。數控機床的精加（jiā）工餘量可略小於普通機（jī）床（chuáng）。　　②切削寬度L.一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經濟型數控機床的加工過程中，一般L的取值範圍為：L=(0.6～0.9)d.　　③切削速度v.提高v也是提高生產率的一個措施，但v與刀具耐用（yòng）度的關係比較密切（qiē）。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選（xuǎn）擇（zé）主要（yào）取（qǔ）決於刀具耐用度（dù）。另外，切削速（sù）度與加工材料也有很大關係，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時，v可采用8m/min左右;而用同樣（yàng）的立銑刀銑削鋁（lǚ）合金時，v可（kě）選200m/min以上（shàng）。　　④主軸轉速n(r/min)。主軸轉速（sù）一（yī）般根據切削速度v來選定。計（jì）算公式為：v=nd/1000.數控機床的控製麵板上一般備有主軸（zhóu）轉速修調(倍率)開關，可在加工過程中對主軸（zhóu）轉速進行整倍數調整。　　⑤進給速度vF.vF應根據零件的加工精度和表麵（miàn）粗糙度要求（qiú）以及刀具和工件材料來選（xuǎn）擇。vF的增加也可以提高生（shēng）產效率。加工表麵（miàn）粗糙度要求低時（shí），vF可選擇得大些。在加工（gōng）過程中，vF也可通過（guò）機床控製麵板上的修調開關進行人工調整，但是（shì）*大進給速度要（yào）受到設備剛（gāng）度和進給係統性能等（děng）的限製。