为数控车床、CNC加工正确选择刀具

在编制程序时，正（zhèng）确地选择数控刀具是很重要的。对数控（kòng）刀具总（zǒng）的要求是安装调整方（fāng）便、刚性好、精（jīng）度高、耐用（yòng）度好，在此基础上综合考虑工件材（cái）料（liào）的切削性能，机床的加工能力，数控加工工序的类型，切削用量以及与机床和数控装置工（gōng）作范围有关的诸多（duō）因素（sù）。

1.影（yǐng）响数控刀具选择（zé）的因素

在选择刀具的类型和规格时，主要考虑以下因素的影响：

生产性质：在这里生产性质指（zhǐ）的是零件的批量大小（xiǎo），主要从加工成（chéng）本上考（kǎo）虑对刀（dāo）具选择的影（yǐng）响。例如在大量生产时采（cǎi）用特殊刀具，可能是合算的，而在单件或小批量生产时，选择标准刀具更（gèng）适合一些。

机床类型：完成（chéng）该工序所（suǒ）用的数控机床对（duì）选择的（de）刀具类型（钻、车刀或铣刀）的影响。在能（néng）够保证工件系统和刀具系统刚性好的条件下，允许采用高生产率的刀具，  例如高速切削车刀和大进给量车刀。

数控加工方案：不同的（de）数控加工方案可以（yǐ）采（cǎi）用不同类型的刀具。例如孔的加工可以用（yòng）钻及扩孔钻，也可用钻和镗刀（dāo）来进行加工。

工件的尺寸及外形（xíng）：工件的尺寸（cùn）及（jí）外形也影响（xiǎng）刀具类（lèi）型和规格的（de）选择，例如特型表面要采用特殊的刀具来加工（gōng）。

加（jiā）工表面粗糙度：加工表面（miàn）粗糙度影响刀具的结构形状和切削用量，例如毛坯粗铣加工时，可（kě）采（cǎi）用粗齿铣刀，精铣时最好用（yòng）细（xì）齿铣刀。

加工精度：加工精度影响精加工刀具的类型和结构形状，例如（rú）孔的最后（hòu）加工依（yī）据孔的精度可用钻、扩孔钻、铰刀或镗刀来加工。

工件材料：工件材料将决（jué）定刀具材料和切削部分几何参（cān）数的选择，刀具材料与工件的（de）加工精（jīng）度、材料硬度等有关（guān）。

2.数控刀具的性能要求（qiú）

由于数控机（jī）床具（jù）有加工精度高、加工效率高、加工工序集中和零件装夹次（cì）数少的特点，对所使用的数控刀具提出了更高的要（yào）求。

从刀具（jù）性能上讲，数控刀（dāo）具应高于（yú）普通机床所使用的刀具。

选择数控（kòng）刀具时，首先要应优先（xiān）选用标准刀具，必要时才可选用（yòng）各种高效率的复合刀具（jù）及特殊（shū）的专用刀具。在选（xuǎn）择标准数（shù）控刀具时，应结合实际情况，尽可能选用各种先进刀具，如可转位刀具、整（zhěng）体硬质合金刀具、陶（táo）瓷刀具等。

在选择数控机床加工刀具（jù）时，还应考虑以下几方面的问题：

（1）数控刀具的类型、规格和精度等级（jí）应能够满（mǎn）足加工要求，刀具材料（liào）应与工件材料相适应。

（2）切削（xuē）性能好。为适应刀具在粗（cū）加工（gōng）或对（duì）难加工材料的工件加工时能采用大的背吃刀量和高进给量，刀具应（yīng）具有能够承受高速切（qiē）削和强（qiáng）力切削的性能。同时，同一批刀具在切削性能和刀具寿命方面一定要稳定，以便实（shí）现按刀具使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行管理。

（3）精度高。为适应数控加工的高精度和自（zì）动换刀等要求，刀（dāo）具必须具有较高的（de）精度，如有的整体（tǐ）式立铣（xǐ）刀的径向（xiàng）尺寸精度高达0.005mm。

（4）可靠性高（gāo）。要保（bǎo）证数控加工中不会（huì）发生刀具意外损伤及潜在缺陷而影响到加工的顺（shùn）利进行，要求刀具及与（yǔ）之组（zǔ）合（hé）的附（fù）件必须具（jù）有很好的可靠性及较强的适应性。

（5）耐用度高。数（shù）控加（jiā）工的刀具，不论在粗加工或精（jīng）加工中，都应具有比普通机床加工所用刀具更高的耐用度，以尽量减少（shǎo）更换或修磨刀具及对刀的次数，从而提（tí）高数控机床的加工效率和保证加工质量。

（6）断（duàn）屑及排屑性能好。数控加工中，断屑和排屑不像普通机床加工那样能（néng）及时由人工处理，切屑易缠绕在刀具和工件上，会损坏刀（dāo）具和划伤工（gōng）件已加工表面，甚至会发生伤人和设备事故，影响加工质量和机床的安全运行，所以要求刀具具（jù）有较（jiào）好的断（duàn）屑和排（pái）屑性能。

3.刀具的（de）选择方法

刀具的选择是数控加工工艺（yì）中（zhōng）的重要内容之一，不仅（jǐn）影响机床的加工效率（lǜ），而且直接影（yǐng）响零件的加工质量。由于数控（kòng）机床的主轴转速（sù）及范围远远高于普通机床，而且主轴输出功率（lǜ）较大，因此与传统加工方法相比，对数控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度（dù）高、强度大、刚性好、耐用度高，而且要求（qiú）尺寸稳定，安装调整方（fāng）便。这（zhè）就（jiù）要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。数控刀具是提高加工效率的先决条件之一，它的选用取决于被加工零件的几何（hé）形状（zhuàng）、材料状态、夹具（jù）和机床选用刀具的刚性。应考虑以下方面：

（1）根据零件材料的切（qiē）削性能选择刀具。如车或铣高强度钢、钛（tài）合金、不锈钢（gāng）零件，建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金（jīn）刀具。

（2）根据零件的（de）加工阶段选择刀（dāo）具。

即粗加工阶（jiē）段以去除余量为（wéi）主，应选（xuǎn）择刚性较（jiào）好、精度较低的（de）刀具，半（bàn）精加工、精加工阶（jiē）段以保（bǎo）证零件的加工精度和产品质量为（wéi）主，应选择耐用度（dù）高、精度较高的刀具（jù），粗加工阶段所用刀具的精度（dù）最（zuì）低（dī）、而精加工阶段所用刀具的精度最高。如果（guǒ）粗、精加工选（xuǎn）择相同的刀具，建议粗（cū）加工时选用精加工淘汰下来的刀具，因为精加工淘（táo）汰的刀具磨损情况大多为刃（rèn）部轻微磨损，涂层磨损修光，继续使用会影响精加工的加工质（zhì）量，但对粗加工的影响较小。

（3）根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。在零件（jiàn）结构允许的情况下应选用大直径、长径比值小的刀具；切削薄壁、超薄壁零件的过中心铣刀端刃应有足够的向心角（jiǎo），以减少刀具和切削部位的切（qiē）削力。加工铝、铜等较软材料（liào）零件时应（yīng）选择前角稍大一（yī）些的立铣刀，齿数也不要超过4齿。

选（xuǎn）取刀（dāo）具时，要（yào）使刀具的尺（chǐ）寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产（chǎn）中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削（xuē）平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹（āo）槽时，选高速钢立（lì）铣刀；加工（gōng）毛坯表面或粗加（jiā）工孔时，可选取镶硬质合（hé）金刀片的玉米铣刀；对一些（xiē）立体型面和变斜角轮廓外（wài）形的加工，常采用（yòng）球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和（hé）盘形铣刀。

在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为（wéi）保证（zhèng）加工精度，切削行距一般很小（xiǎo），故球（qiú）头铣（xǐ）刀适用于曲面的精加工。而端铣刀无论是（shì）在表面加工质量（liàng）上还是在加工效率上都远远优于（yú）球头铣刀，因此，在（zài）确保零件加工不过（guò）切的前提（tí）下，粗加工和半精加工曲面时，尽量选择端铣刀。另外，刀具的耐用度和精度（dù）与刀具（jù）价格关系极大，必须引起注意的是，在大（dà）多数情况下，选择好的刀（dāo）具虽然增加（jiā）了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效（xiào）率的提高，则可以（yǐ）使整个加工成本大大降低。

在加工（gōng）中心上，所有（yǒu）刀具（jù）全都预（yù）先装在刀库里，通过数（shù）控程序（xù）的选刀和换刀（dāo）指令进行（háng）相应的换刀动作。必须选用适合机（jī）床（chuáng）刀具系统（tǒng）规格的相应标准刀柄（bǐng），以便数控加工用刀具能够迅速、准确地（dì）安装到机床主（zhǔ）轴上或返（fǎn）回刀库。编程人员应（yīng）能够了解机（jī）床所用刀柄的结构尺寸、调整方法（fǎ）以及（jí）调整范（fàn）围等方面的内容，以（yǐ）保（bǎo）证在编程时确定（dìng）刀具的径向（xiàng）和轴向尺寸，合理安排刀具的排列顺序（xù）。