數控機床刀具選擇和合理使用

數控加工（gōng）刀具必須適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點（diǎn），一般應包括通用（yòng）刀具、通（tōng）用連接刀柄及少量（liàng）專用刀柄。刀柄要聯接刀具並裝在機床動力頭上（shàng），因此（cǐ）已逐漸標準化（huà）和係列（liè）化。

 

　　數（shù）控刀（dāo）具的分類有多種方（fāng）法。

 

　　根據刀具結（jié）構可分為：①整體式;②鑲嵌式，采（cǎi）用焊接或（huò）機夾式聯接，機（jī）夾式又可分為不轉位和可轉位兩種;③特（tè）殊（shū）型式，如複合式刀具、減震式（shì）刀具等。

 

　　根據製造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（jīn）剛石（shí）刀具;④其他材料刀具，如立方氮化硼刀（dāo）具（jù）、陶瓷（cí）刀具等。

 

　　從切削工藝上可分為：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、鉸刀、絲錐等;③鏜削刀（dāo）具（jù）;④銑削刀具（jù）等。

 

　　為了適應數控機床對刀具耐（nài）用、穩定、易（yì）調、可換等的要（yào）求（qiú），近（jìn）幾年機夾式可（kě）轉位刀具得到廣泛的應用，在數量上達到整個數控刀具的30～40，金屬切除（chú）量占總數的80～90.

 

　　數控（kòng）刀具與普通機床（chuáng）上所（suǒ）用的刀具（jù）相比，有許多不同的要求，主要有以下特點：①剛性好(尤其是粗加工刀具)、精度高（gāo）、抗振及熱（rè）變形小;②互換性（xìng）好，便於快速換刀;③壽命高，切削性能穩定、可靠;④刀具的尺寸便於調整，以減少換（huàn）刀調整時（shí）間;⑤刀具應能可靠地斷（duàn）屑或卷屑，以利於切屑的排除;⑥係列化、標準化，以利於編程和刀具管理。

 

　　刀具的選擇是在數（shù）控編程的（de）人機交互狀態下進行的。應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及（jí）其它相（xiàng）關因素正確選用刀具及（jí）刀柄。

 

　　刀（dāo）具選擇總的原則是：安裝調整（zhěng）方便、剛性好、耐用度（dù）和精度高。在滿（mǎn）足加工要求的前提下，盡量選擇較（jiào）短的刀柄，以提高刀具加（jiā）工的剛性。選取（qǔ）刀具時，要（yào）使刀（dāo）具（jù）的尺寸與（yǔ）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，常采用立銑刀;銑削平麵時，應選硬質合金（jīn）刀片銑刀;加工凸台、凹槽時，選高速鋼立銑刀;加工毛（máo）坯表（biǎo）麵或粗加工孔時，可選取鑲硬質合金刀片（piàn）的玉米銑刀;對一些立體型麵和變斜角輪廓外形的加工（gōng），常采用球頭銑刀、環形銑刀、錐（zhuī）形銑刀和盤形（xíng）銑刀（dāo）。

 

　　在進行自由曲麵(模具（jù）)加工時，由於球頭刀具的端部切削速（sù）度為零，因此，為保證（zhèng）加工精度，切削行距一般采用頂端密（mì）距，故（gù）球頭（tóu）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於球頭刀，因此，隻要在保證不過切的前提下，無論是曲麵的粗加工還（hái）是精加工，都應優先（xiān）選擇平頭刀。

 

　　另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關係（xì）極大（dà），必須引起注意的是，在大多數情（qíng）況下，選擇好的刀（dāo）具（jù）雖然增加了刀具（jù）成本，但由此帶來的加工質量和加工效率的提高，則（zé）可以使整個加工成本大大降低。

 

　　在加工中心上，各（gè）種刀具分別裝在刀庫上，按程序規定隨時進行選（xuǎn）刀和換刀動作。因此必須采用標準刀柄，以便使鑽、鏜、擴、銑（xǐ）削等工序用的標準刀具迅速（sù）、準確地裝到機（jī）床主軸或刀庫上去。編程人員應了解機床上所用刀柄（bǐng）的結構尺寸、調整方法以及調（diào）整範圍，以便在編（biān）程時確定刀具的徑向（xiàng）和軸向（xiàng）尺寸。目前我國的（de）加（jiā）工中心采用TSG工具係統，其刀柄有直柄(3種規格（gé）)和錐柄(4種規格)2種（zhǒng），共包括16種不同用途（tú）的刀柄。

 

　　在經濟型數控機（jī）床的加工（gōng）過程中，由於（yú）刀（dāo）具的刃磨（mó）、測量和更換多（duō）為人（rén）工（gōng）手動進行，占用輔助時間較長，因（yīn）此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循（xún）以下原（yuán）則：①盡量（liàng）減少刀具（jù）數量;②一把刀具裝夾後，應完成（chéng）其所能進（jìn）行的所有加工步驟;③粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺（chǐ）寸規格的刀具;④先銑後鑽;⑤先進行曲（qǔ）麵精（jīng）加工，後進行二維輪廓精加工（gōng）;⑥在可能的情況（kuàng）下，應（yīng）盡可能利用數控機床的自動換刀功能，以提高生產效率（lǜ）等。

 

　　合（hé）理選擇切削用量的（de）原則是：粗加工時，一般以提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本;半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下（xià），兼顧切削效率、經濟性和（hé）加工成本。具體數（shù）值應根（gēn）據機床說明書、切（qiē）削用量手冊，並結合經驗而定。

 

　　具體要考慮以下（xià）幾個因（yīn）素：　　①切削深度t.在機床、工件和刀具剛度允許的（de）情況（kuàng）下，t就（jiù）等於加工餘量（liàng），這是提（tí）高生產（chǎn）率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表麵粗糙度，一般應留一定（dìng）的餘量進行精加工。數控機（jī）床的精加工餘量可略小於普通（tōng）機床。　　②切削寬度L.一般L與刀具直徑d成（chéng）正比，與切削深度成反比（bǐ）。經濟型數（shù）控機床（chuáng）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（shì）提（tí）高生產率的一個措施，但v與刀具耐用度的關（guān）係比（bǐ）較（jiào）密切。隨著v的增大，刀具耐用度急（jí）劇下降，故v的選擇主要取決於刀具耐用度。另（lìng）外，切削速度與加工（gōng）材料也有很（hěn）大關係（xì），例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時（shí），v可（kě）采用8m/min左（zuǒ）右;而用同樣的立銑刀銑削（xuē）鋁合金時，v可選200m/min以上。　　④主軸（zhóu）轉速n(r/min)。主軸轉速一般根（gēn）據切削速度v來選定。計算公式為（wéi）：v=nd/1000.數（shù）控機床的（de）控製麵板上一般備有主軸轉速修（xiū）調(倍率)開（kāi）關，可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。　　⑤進給速度vF.vF應根據（jù）零件的加工精度和表麵粗糙度要求以及刀具和工（gōng）件材料來選擇。vF的增加（jiā）也可以提高（gāo）生產效率。加工表麵粗糙度要求低時（shí），vF可（kě）選擇（zé）得大些。在加工過程中，vF也（yě）可通（tōng）過（guò）機床控製麵板上（shàng）的修調開關進行人工調整，但是*大進給速度要受到設備剛度和進給係統性能等的限製。