浅谈如何选择数控铣加工的刀具和切削用量

    现在，如Pro／ENGINEER、UG、Cimatron、MasterCAM等许多CAD／CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。众所周知，在借助CAM软件进行数控编程的过程中，刀具的选择和切削用量的确定是十分重要，它不仅对被加工零件的质箭影响巨大，甚至可以决定着机床功效的发挥和安全生产的顺利进行。所以无论是手工编程或计算机辅助编程，在编制加工程序时，选择合理的刀具和切削用量。是编制高质量加工程序的前提。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若十原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。

1 刀具的选择

    1.1数控铣加工常用刀具的种类

    数控铣加工刀具种类很多。为了适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，所用刀具正朝着标准化、通用化和模块化的方向发展，主要包括铣削刀具和孔加工刀具两大类。为了满足高效和特殊的铣削要求，又发展了各种特殊用途的专用刀具。数控铣刀具的分类有多种方法，根据刀具结构可分为：

    整体式；

    镶嵌式；采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；

    特殊型式；如复合式刀具，减震式刀具等。

    根据制造刀具所用的材料可分为：

    高速钢刀具；

    硬质合金刀具；

    金刚石刀具；

    其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。

    从切削工艺上可分为：平端立铣刀、圆角立铣刀、球头刀和锥度铣刀等。

    1.2 数控铣加工对刀具的要求

    为了保证数控铣机床的加工精度，提高数控铣机床的生产效率及降低刀具材料的消耗，在选用数控铣机床刀具和刀具材料时。除满足普通机床应具备的基本条件外。还要考虑在数控铣机床中刀具工作条件等多方面斟索。如切屑的断屑性能、刀具快速凋整与更换，因此对刀具和刀具材料提出更高的要求。

    铣刀刚性要好，一是为提高生产效率而采用大切削用最的需要；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。当工件各处的加工余量相差悬殊时，通用铣床遇到这种情况很容易采取分层铣削方法加以解决，而数控铣削就必须按程序规定的走刀路线前进，遇到余量大时无法象通用铣床那样“随机应变”，除非在编程时能够预先考虑到，否则铣刀必须返同原点，用改变切削面高度或加大刀具半径补偿值的方法从头开始加工，多走几刀。但这样势必造成余量少的地方经常走空刀，降低了生产效率，如刀具刚性较好就不必这么办。

    铣刀的耐用度要高尤其是当一把铣刀加工的内容很多时。如刀具不耐用而磨损较快，就会影响工件的表面质量与加工精度。而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。除上述两点之外，互换性好，便于快速换刀；刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时问；刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；系列化。标准化，以利于编程和刀具管理，等等这些是数控加工与普通机床加工对刀具的不同要求。

    1.3 数控铣加工刀具类型的选择

    刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。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。尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。生产中，被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据。铣削刀具的选用：加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉。一般采用球头刀。粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀；铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀；铣小平面或台阶面时一般采用通尉铣刀；铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀；孔加工刀具的选用：数控机床孔加工一般无钻模，由于钻头的刚性和切削条件差。选用钻头直径D应满足L／D≤5(L为钻孔深度)的条件；钻孔前先用中心钻定位。保证孔加工的定位精度；精绞前可选用浮动绞刀，绞孔前孔口要倒角；镗孔时应尽量选用对称的多刃镗刀头进行切削，以平衡镗削振动；尽景选择较粗和较短的刀杆，以减少切削振动。在经济犁数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进