淺議數控機床刀具的選擇與應用

李淑靜

【摘 要】本文根據數控機床的刀具性能要求來進行了數控機床刀具選擇和應用的探討，希望可以讓數控機床的零件符合標準，發(fā)揮最大的作用。數控機床使用的刀具對其性能具有一些要求性，必須得是滿足這些要求的刀具才能夠將數控機床的作用發(fā)揮出來。數控使用的刀具除了要有非常高的精度之外，對其剛度、耐用度等都有很高的要求，而且必須是尺寸穩(wěn)定，便于裝卸的刀具，所以制作刀具的材料也有要求。

【關鍵詞】數控刀具；類型；選擇；應用

1.數控刀具的分類

1.1數控刀具結構

（1）整體式：刀具為一體，由一個胚料制造而成，不分體。

（2）鑲嵌式：采用焊接或機夾式聯接，機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種。

（3）特殊型式：如復合式刀具、減震式刀具等。

1.2制造刀具所用的材料

（1）高速鋼刀具：有足夠的強度和韌性，有較好的工藝性。目前高速鋼作為主要的刀具材料已經被較為廣泛的的應用于各種銑刀、絲錐、鉆頭等刀具的加工。

（2）硬質合金刀具：與高速鋼刀具相比硬度高、耐磨性好、耐熱性高、允許的切削速度比高速鋼高5-10倍。因此常用于高速的切削加工，例如加工中心中的大進給、小切深、無切削液的精加工。

（3）金剛石刀具：耐磨性好摩擦系數是目前最小的。但由于其硬度較高，不能加工成任意的形狀，因此主要用于磨削類刀具，如金剛石砂輪等。同時由于金剛石會與某些材料發(fā)生化學反應，在加工中需特別注意。

（4）其他材料刀具：如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。

（5）涂層刀具：通過化學或物理方法在表面涂覆一層耐磨性好的難熔金屬化合物。如 TiC涂層、TiN涂層、Al2O3，涂層、TiN和TiC復合涂層。

2.刀具選擇應考慮的主要因素

（1）被加工工件的材料、性能：金屬、非金屬，強度、剛度、塑性、韌性及耐磨性能等。

（2）加工工藝的類別。車削、鉆削、銑削、磨削等。

（3）加工階段粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。

（4）加工的幾何形狀、加工余量、零件的技術指標。

（5）刀具能承受的切削用量。

3.數控加工刀具的選擇

3.1數控加工中，由于銑床、加工中心類機床工藝能力強大，刀具種類繁多，因此銑刀類型的選擇非常重要

常用的銑刀種類有平底立銑刀、端銑刀、球頭刀、環(huán)形刀，鼓形刀和錐形刀等，功能也各不相同。選取銑刀時要求刀具的尺寸與勸口工工件的尺寸和形狀相適應。在銑刀選擇時應注意以下幾點：

（1）毛坯面加工為防止因毛坯表面硬化層和夾沙現象而引起刀具快速磨損，應選用合適的硬質合金刀具進行銑削加工，以提高生產效率。

（2）平面加工銑削平面時，常采用鋃齒可轉位硬質合金刀片的面銑刀和立銑刀。精銑平面時因加工表面材質不均勻，選擇直徑小些的銑刀，以減小切削扭矩；精銑時，銑刀直徑應大些，最好能包容加工面的寬度，以提高切削效率和保證加工精度。加工余量較小且表面質量要求較高時，可采用立方氮化硼刀片的面銑刀。

（3）平面零件周邊的輪廓加工常采用立銑刀，銑刀半徑應小于工件輪廓的最小凹圓弧半徑，以免造成銑不凈的“死角”。

（4）凸臺或凹槽的加工加工只有凹槽時，通常采用鍵槽銑刀。精度要求較高的凹槽內表面可使用直徑比槽寬略小的鍵槽銑刀，先銑削槽的中間部分再采用刀具補償 （如G41、G42）功能，銑削槽的兩側。

（5）特殊成型面的加工對于一些批量生產的特定工件或加工內容，為提高成產效率，可專制造成型銑刀，如圓弧面、內凹槽、特形孔或臺階。

3.2進行刀具選擇的時候，需要對刀具的尺寸以及加工工件表面尺寸進行篩選

進行生產時，用立銑刀來對平面零件的周圍輪廓進行加工；用合金刀片銑刀來對平面加工，凹臺和凹槽則是用速鋼立銑刀來進行；使用合金刀片的玉米銑刀對毛坯表面進行加工；立體型面及變斜角輪廓需要用球頭銑刀、環(huán)形銑刀等。

3.3球頭刀具一般是在曲面精工的時候使用，在進行自由曲面加工的時候，可以借助球頭刀具頂部的零切削速度來確保加工的精度

平頭刀具具有較好的切割質量和效率，所以只要不會過切，在曲面的粗加工和精加工中，使用平頭刀是比較好的選擇。此外，刀具價值影響著刀具的鬧用度和精度，通常價格高昂的刀具，其成本也比較高，加工質量比較好，可以提升加工效率和質量，間接的降低了成本。

3.4不同的加工階段使用不同的刀具

在粗加工的時候，主要是進行去除余量的工作，所以要求刀具的剛性、精度比較高；半精加工和精加工的時候，就是一質量為主要的保證前提，所以要求刀具的精度較高。粗加工使用低精度刀具，精加工使用高精度刀具。要是粗加工和精加工都選擇同樣的刀具，可以使用精加工使用后淘汰的刀具，粗加工對精度要求不高，精加工的刀具在使用后會有一定的磨損，精度有所降低，這樣一來就能夠減少加工成本。

3.5一般的經濟型數控機床，部分工作都是有人工完成的，像是磨刀刃、測量、刀具更換等等，需要比較多的時間來完成，所以需要對刀具的安排合理化

（1）刀具數量要少。

（2）沒把刀具在安裝后，都應該將其需要使用的部位加工完成。

（3）粗加工和精加工刀具要分開。

（4）先銑后鉆，先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工。

（5）盡量減少手工換刀的工序，這樣可以保證生產效率。

3.6選擇刀具的時候要依照其壽命來進行挑選

（1）考慮成本、刀具復雜度、工藝需求。

（2）高精度和復雜的刀具其使用期限應該要高于單刃刀具。

（3）機夾刀具的壽命可以選擇短一些的，確保生產效率。

（4）對于裝刀、換刀、凋刀比較復雜的多刀機床、組合床與自動化加工刀具，刀具壽命應選高些，尤其要保證刀具可靠性。

（5）對于大件的精加工要盡量減少加工途中換刀的情況，選擇刀具的壽命要考慮到零件精度和表面粗糙度。

4.數控刀具的要求比普通機床刀具要求有所區(qū)別

第一，數控刀具要求刀具的剛性好、精度高、具有抗振和穩(wěn)定的抗熱性，能夠在生產中快速的進行更換。第二，使用期限長，刀具的切割穩(wěn)定。第三，刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除。第四，系列化、標準化，方便對其進行管理和編程。

5.數控機床對刀具的主要要求

首先，刀具具有良好的切削性?？梢赃m應高速切削以及大荷載切削，刀具性能好，剛性高。其次，刀具的精度高，可以準確的進行重復定位，刀具的刀形精度高。再者，刀具種類要多，規(guī)格齊全，以適應不同的加工要求，滿足生產需求。最后，工具系統完善，可以進行多種零件生產。

6.結束語

數控機床是目前制造的核心和基礎，其應用范圍廣，在我國有著良好的發(fā)展前景，對于其刀具的正確使用研究具有非常重要的意義。進行數控編程的時候，要能夠讓刀具即時切換，并且定量進行切削。所以進行數控機床刀具的研究，選擇正確的刀具，對于生產來說都是比較有意義的事情。 [科]

【參考文獻】

[1]肖慶中.金屬切削原理與刀具[M].北京：中國勞動社會保障出版杜，2001.

[2]榮瑞芳.數控加工工藝與編程[M].西安：西安電子大學出版社，2006.