CAM编程中的刀具选择和切削用量确定

    在CAM自动编程中，编程人员只需在编程界面中，根据提示的工艺规划的有关问题设置相关的参数，CAM软件可自动生成NC程序，通过计算机与数控机床的连接，可直接将数据传输至数控机床完成加工。这使设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机对话交互状态下完成的，这与普通机床加工对比鲜明。

    本文从CAM数控加工的特点出发，对自动编程中刀具选择和切削用量确定进行探讨，给出了建议，对相应的问题进行讨论。

1 常用刀具的种类及特点

    目前生产使用的数控机床具有高速、高效和自动化程度高的特点，数控刀具为适应这些特性，一般包括通用刀具、通用连接刀柄以及少量专用刀柄。

    1．1数控刀具的分类：

    根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式(采用焊接或机夹式连接)：③特殊型式(复合式刀具，减震式刀具等)。

    根据制造刀具所用的材料可分为：①高速钢刀具：②硬质合金刀具；③金剐石刀具；④其他材料刀具(立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等)。

    根据切削工艺可分为：①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种：②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等：③镗削刀具：④铣削刀具等。

    机夹式可转位刀具较好地适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年得到广泛的应用，占整个数控刀具的35％～50％。

    1．2数控刀具主要特点：

    ①刚性好，精度高，抗振及热变形小。

    ②互换性好，便于快速换刀。

    ③寿命高，切削性能稳定、可靠。

    ④刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间。

    ⑤刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除。

    ⑥系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。

2 数控加工刀具的选舞

    刀具的选择是在编程人员在人机对话交互状态下进行的，应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

    选取刀具时，刀具要与加工工件的表面尺寸相适应。生产中，工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀：铣削平面盹应选硬质合金刀片铣刀：平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀：加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。

    在加工中心上，必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具，迅速、准确地装到机床主轴或刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄(三种规格)和锥柄(四种规格)两种，共包括16种不同用途的刀柄。

    在经济型数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，须合理安排刀具的排列顺序。

    一般应遵循以下原则：

    ①尽量减少刀具数量。

    ②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位。

    ③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具。

    ④先铣后钻。

    ⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工。

    ⑥应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。

3 数控加工切一用量的确定

    正确地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的刀具耐用度和经济性，保证加工质量，都具有重要意义。粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本：半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册。并结合经验而定。

    在切削三要素中，以切削速度对刀具耐用度的影响最大，走刀量次之，切削深度最小，所以选择切削用量的次序应当是选取大的切削深度，再取大的走刀量，最后尽量取大的切削速度。

    3．1切削深度的选择

    粗加工时，因对工件光洁度和精度要求不高，在机床动力、工件和机床刚性许可的情况下，应尽可能取较大的切削深度，以求尽决地切去多余的金属层。精加工时，切削深度应小一些(切削精加工一般选0．1～0．5 mm)，这样可使切屑容易变形，减小切削力，有利于降低工件的表面粗糙度和尺寸精度。

    3．2走刀量的选择

    粗加工时，走刀量也应尽可能选大些，但要根据加工材料的性质、断屑条件、机床、刀具及工件刚性等具体情况来确定。精加工时，为保证工件的表面光洁度，走刀量应适当取小一些。

    3．3切削速度的选择

    当切削深度和走刀量选好以后，为了充分发挥刀具的切削能力和机床的潜力，保证加工表面质量和提高生产率，切削速度应尽量取大些，但是切削速度不是越大越好，必须根据刀具材料及其几何形状、工作材料、冷却液的使用情况、工件表面粗糙度的要求、切削深度和走刀量，机床动力和刚性等因素来决定。如用硬质合金刀具与高速钢刀具相比，切削速度可以提高几倍。

4 结语

    数控机床的广泛应用和产品更新速度的加快，CAM自动编程将是未来数控编程的主流趋势，合理的选用数控刀具和恰当的切削用量，对生产效率和产品质量起着决定性影响。