簡(jiǎn)析數控(kòng)機床刀具選擇和合理使用

     數控加工刀具必須(xū)适(shì)應數控機床高速、高效和自動(dòng)化程度高的(de)特點，一般應包括通(tōng)用(yòng)刀具(jù)、通用連接刀柄及少量專用(yòng)刀(dāo)柄。刀柄要聯接刀具并裝(zhuāng)在機床動(dòng)力頭上，因此已逐漸标準(zhǔn)化和系列化。

　　數控刀(dāo)具的分類有多種方法。

　　根(gēn)據刀(dāo)具結構可分為：①整體式(shì);②鑲(xiāng)嵌式，采用焊接或機夾式(shì)聯接，機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種;③特殊型式，如複合式刀具、減震式刀具等(děng)。

　　根據制(zhì)造刀具所用的材料可分為：①高速鋼刀具;②硬質合金刀具(jù);③金剛石刀具;④其他材料(liào)刀具，如(rú)立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。

　　從切削工(gōng)藝上可分為：①車削刀具，分外圓、内孔、螺紋、切割(gē)刀具等(děng)多種(zhǒng);②鑽削刀具，包括鑽頭、鉸刀(dāo)、絲錐(zhuī)等;③镗削刀具;④銑削刀具等。

　　為了适應數(shù)控機床對刀具耐(nài)用、穩(wěn)定、易調、可換等的要求(qiú)，近(jìn)幾年機夾(jiá)式可轉位刀具得到廣泛的應(yīng)用，在數量上達到整個數(shù)控刀具的30～40，金屬切除量占總數的80～90.

　　數控刀具與普通機床上所用的(de)刀具(jù)相比，有許多不同的要求(qiú)，主要(yào)有以下特點：①剛性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗(kàng)振及熱變形小;②互換性好，便于快速換刀;③壽命高，切(qiē)削性能穩定、可靠;④刀具的尺寸便于調整，以減少換刀調整(zhěng)時間;⑤刀具應(yīng)能可(kě)靠地斷屑或卷屑，以利于(yú)切屑的排(pái)除;⑥系列化(huà)、标準化，以利于編(biān)程和刀具管(guǎn)理。

　　刀(dāo)具的選擇是在數控(kòng)編程的人機交互狀态(tài)下(xià)進行(háng)的。應根(gēn)據機床的加工能力、工件材料的性能、加(jiā)工(gōng)工序、切削用量以及(jí)其它相關因素正确選用刀具(jù)及刀柄。

　　刀具選擇總的原則是：安裝(zhuāng)調整方便、剛性好、耐(nài)用度和精度高。在滿足(zú)加工要(yào)求的前提下，盡量選擇(zé)較短的刀柄，以提(tí)高刀具加(jiā)工的剛性。選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工(gōng)工件的表面尺寸相适應。生(shēng)産(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀(dāo);銑削平面(miàn)時，應選硬質合金刀片銑刀;加工凸台、凹槽時，選高速鋼立銑刀;加(jiā)工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬(yìng)質合金刀片的玉米銑刀;對一些立體(tǐ)型面和變斜角輪廓外(wài)形的(de)加工，常采用球頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和(hé)盤形銑刀(dāo)。

　　在進(jìn)行自由曲面(miàn)(模具)加工時，由于(yú)球頭刀(dāo)具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精(jīng)度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工(gōng)質量和切削效率方面都(dōu)優于球頭刀，因此，隻要在保證不過切的前提(tí)下，無論是曲面的(de)粗加工還是(shì)精加工，都應優先選擇(zé)平頭刀。

　　另外，刀具的(de)耐用度和精度與(yǔ)刀具價格關系(xì)極大，必須(xū)引起(qǐ)注意(yì)的是，在大多數情(qíng)況(kuàng)下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本(běn)，但由此帶(dài)來的加工質量和加工效率的(de)提高，則可以使整個加工成本大大降低(dī)。

　　在加工中心上，各種刀具分别裝在(zài)刀庫上(shàng)，按程序規定随時進行選刀和換刀(dāo)動作。因此必須采用标(biāo)準刀(dāo)柄，以便使鑽、镗、擴、銑(xǐ)削等工序用的标準刀具迅速(sù)、準确地裝到機床主軸(zhóu)或刀庫上去。編程人員(yuán)應了解機床上(shàng)所用刀柄的結構尺寸、調整方(fāng)法以及調整範圍，以便在編(biān)程時确定刀具的徑(jìng)向和軸向尺(chǐ)寸。目前我國的加工(gōng)中心采用TSG工(gōng)具系統，其刀柄有直柄(3種規(guī)格)和(hé)錐柄(4種規格)2種，共包括16種不同用途的刀(dāo)柄。

　　在經濟型數(shù)控機床的加工過(guò)程中，由于(yú)刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行(háng)，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般(bān)應遵循以下原則：①盡(jìn)量減少刀(dāo)具數量;②一把刀具裝夾後(hòu)，應完成其所能進行的所有加(jiā)工步(bù)驟;③粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規格(gé)的刀具(jù);④先銑後鑽;⑤先進行曲面精加(jiā)工，後進行二維輪(lún)廓精加工;⑥在可(kě)能的情況下，應盡可能利用數控機床(chuáng)的自動換刀功能，以提高生産效率等。

　　合理選擇切削用量(liàng)的原則(zé)是：粗加工時，一般以提高生産(chǎn)率為主，但也應考慮經濟性和(hé)加工成本;半精加工和精加工時，應在保證(zhèng)加工質量的前提(tí)下，兼顧切(qiē)削效率、經濟性和加工成(chéng)本。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合經(jīng)驗而(ér)定。

　　具體(tǐ)要考慮以下幾個因素：　　①切削深度t.在機床、工件和刀具剛(gāng)度允許的情況下，t就等于加(jiā)工餘量，這是提高(gāo)生産率的一個有效(xiào)措施。為了保證零件(jiàn)的加工精度和表面(miàn)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于普通機床(chuáng)。　　②切削寬度L.一般L與刀具直徑d成正(zhèng)比，與切削深度成反比。經濟型數控機床的加工(gōng)過(guò)程中，一般(bān)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(gāo)生(shēng)産率的(de)一個措施，但v與刀具耐用度的關系比較密切。随着(zhe)v的增大，刀(dāo)具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外(wài)，切削速度與加工材料也有很(hěn)大關系，例如用(yòng)立銑刀銑削合(hé)金(jīn)剛30CrNi2MoVA時，v可(kě)采用8m/min左右;而用同樣的立銑(xǐ)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(sù)一般根據切削速度v來選定。計算公式為(wéi)：v=nd/1000.數控機床的控制面闆上(shàng)一般備有主軸轉速修(xiū)調(倍(bèi)率)開關，可在加工過程中對主軸轉速進行(háng)整倍數調整。　　⑤進給速(sù)度vF.vF應根據零件的加工精度和表面粗糙度(dù)要求以及刀具和工件材料來選擇。vF的增加也可以提高生産效(xiào)率。加工表面粗(cū)糙度要求(qiú)低時，vF可選擇得大些(xiē)。在加工過程中，vF也可(kě)通過機床控(kòng)制面闆上的修調(diào)開(kāi)關進行(háng)人工調整，但是******進給(gěi)速度要受到設備剛度(dù)和進給系統性能等的限制。