數（shù）控機床刀具選擇和合理使用

數控加工刀具必須適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般應包括通用刀具（jù）、通用連接刀（dāo）柄及少量專用刀柄。刀（dāo）柄要（yào）聯接刀具並裝在機床動（dòng）力頭上，因此已逐漸標準化和係列化。

 

　　數控刀具的分類有多種方法。

 

　　根（gēn）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（jī）夾式又可分為不轉位（wèi）和可轉位兩種（zhǒng）;③特殊型式，如複合式刀具、減震式刀具等。

 

　　根據製造刀（dāo）具所用（yòng）的材料可分為：①高速鋼刀具;②硬質合金刀具;③金剛石刀具;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（kě）分為：①車削刀具，分外圓、內孔、螺紋、切割刀具等多種;②鑽削刀具，包括鑽頭、鉸（jiǎo）刀、絲（sī）錐等（děng）;③鏜削刀具;④銑削刀具等。

 

　　為了適應數（shù）控（kòng）機床對刀具耐用、穩定、易調、可（kě）換等的要求，近幾年機夾式可轉位刀具（jù）得到廣泛的應用，在數量上達到整個數（shù）控刀具的30～40，金屬（shǔ）切除量占總數的80～90.

 

　　數控刀具與普通機（jī）床（chuáng）上所（suǒ）用的刀具相比，有許多不同的（de）要求，主要有以（yǐ）下特點：①剛性好(尤其是粗加工（gōng）刀具)、精度高、抗振及熱變形小;②互換性好，便於快速換刀;③壽命高，切削性能穩定、可（kě）靠;④刀具的尺寸便於調整，以減少換刀（dāo）調整時間;⑤刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利於切（qiē）屑的排除;⑥係列化、標準化，以利於編程和刀（dāo）具管理。

 

　　刀具的選擇是在數控編（biān）程的人機交（jiāo）互狀態下進行的。應根據機床（chuáng）的加工能力、工件（jiàn）材料的（de）性能、加工工序、切削用量以及其（qí）它相關因（yīn）素正確選用（yòng）刀具及刀柄。

 

　　刀（dāo）具選擇總的（de）原則是：安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足（zú）加工要求的前提下，盡量（liàng）選擇較短的刀柄，以提高刀具加工（gōng）的剛性。選取刀具時，要使刀具的尺寸（cùn）與被加工（gōng）工件的表麵尺寸相適應。生產中，平麵零件周邊輪廓的加工，常采用立（lì）銑刀;銑削平麵時，應選硬（yìng）質合金刀片（piàn）銑刀;加工凸台、凹槽時，選高速鋼立銑刀;加工（gōng）毛坯表麵或粗加工孔時，可選取鑲（xiāng）硬質合金（jīn）刀片的玉米（mǐ）銑刀;對一（yī）些立體型（xíng）麵和變（biàn）斜角輪廓（kuò）外（wài）形的（de）加工，常采用球頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

 

　　在進行自由曲麵（miàn）(模具)加工（gōng）時，由於球（qiú）頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證（zhèng）加（jiā）工（gōng）精度，切削行距一般采用（yòng）頂端密距，故球（qiú）頭常用於曲麵的精加工。而平頭刀具在表麵加工（gōng）質量和切削效率方麵都優（yōu）於球頭刀，因此，隻要在保證（zhèng）不過切的前提下，無論是曲麵的粗加工還是精加工，都應優先選擇平頭刀。

 

　　另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關係極大，必須引起（qǐ）注意的是，在大多數情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成（chéng）本，但由此（cǐ）帶來（lái）的加工質量和加工效率的提高，則可以使整個加（jiā）工（gōng）成本大大降低。

 

　　在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按（àn）程序（xù）規（guī）定隨時進行選刀和換刀（dāo）動作。因此必須采用標準刀柄，以便使鑽、鏜、擴、銑削等工序用的標準（zhǔn）刀具迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應了解機床上所用刀柄的結構尺（chǐ）寸、調整方法以及調整範圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺（chǐ）寸。目前我國的加工中心采用TSG工具係統，其刀柄有直柄(3種規格)和錐柄(4種規（guī）格)2種，共（gòng）包括16種不同用途的刀柄。

 

　　在經濟型數控機床的加工（gōng）過程中，由於刀具的刃磨、測量和更（gèng）換多為人工手動進（jìn）行，占用輔助時（shí）間較長，因此，必（bì）須合（hé）理安排刀具的排列順序。一般應（yīng）遵循以下原則：①盡量減少刀具數量;②一把刀具裝夾後，應完成其所能進行的所有（yǒu）加工步驟;③粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規格的（de）刀具;④先銑（xǐ）後鑽;⑤先進行曲麵精加工，後進行二維輪廓精加工;⑥在可能的情況（kuàng）下，應盡可能利（lì）用數控機床的自動換刀功能，以提高生產效率等。

 

　　合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以（yǐ）提高生產率為主，但也應考慮經濟（jì）性和加（jiā）工成本（běn）;半精加工和精加工時，應在（zài）保證加工質（zhì）量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加（jiā）工成本。具體數（shù）值應根據機床說明書、切（qiē）削（xuē）用（yòng）量手冊，並結合經驗而（ér）定。

 

　　具體要考慮以下幾個因素（sù）：　　①切削深度t.在機床、工件和刀具剛度（dù）允許的情況（kuàng）下，t就（jiù）等於加（jiā）工餘量，這是提（tí）高生產率的一（yī）個有效措施。為了保證零件的加工精度（dù）和表麵粗糙度，一般應留一定的餘量進行精加工。數控機床的精加工餘量可略小（xiǎo）於普（pǔ）通機床。　　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（de）加工過程中，一般L的取值範圍（wéi）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與刀具耐用度的（de）關（guān）係比較密切。隨著v的增（zēng）大，刀具耐用度急劇（jù）下降，故v的選擇主要取決於刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關係（xì），例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時，v可采用（yòng）8m/min左右;而用同樣的立（lì）銑刀銑削（xuē）鋁合金時（shí），v可選200m/min以上。　　④主軸轉速n(r/min)。主軸轉速一（yī）般根據切削速度v來選定。計算公式為：v=nd/1000.數（shù）控機床的控製麵板（bǎn）上一般備有主（zhǔ）軸轉（zhuǎn）速修（xiū）調(倍率)開關，可在加工過程中對主（zhǔ）軸轉速進行整（zhěng）倍數調整。　　⑤進給速度vF.vF應根據零件的（de）加工（gōng）精度和表麵粗糙度要求以及刀具和工件材料來選（xuǎn）擇。vF的增加也可以提（tí）高生產效率。加工表麵粗糙度要求（qiú）低時，vF可選擇得大些。在（zài）加工過程中，vF也可通過（guò）機床控製麵板上的修（xiū）調開關（guān）進（jìn）行（háng）人工調整，但是*大進給速度要受到設備剛度（dù）和進給係統性能等的限製。