什么是数控刀具

一、什么是数控刀具之简介
　　数控刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具；同时“数控刀具”除切削用的刀片外，还包括刀杆和刀柄等附件。

图 1数控刀具

二、什么是数控刀具之数控刀具的结构
　　数控刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。
　　数控刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上，借助轴向键或端面键传递扭转力矩，如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。
　　刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。有的刀具的工作部分就是切削部分，如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等；有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分，如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。

图 2数控铣刀机构

三、数控刀具的主要材料是什么
　　数控刀具主要材料种类：
　　(1)超硬刀具
　　所谓超硬材料是指人造金刚石和立方氮化硼(简称CBN)，以及用这些粉末与结合剂烧结而成的聚晶金刚石(简称PCD)和聚晶立方氮化棚(简称PCBN)等。超硬材料具有优良的耐磨性，主要运用于高速切削及难切削材料的加工。
　　(2)陶瓷刀具
　　陶瓷刀具具有很高的硬度、耐磨性能及良好的高温力学性能，与金属的亲合力小，不易与金属产生粘结，并且化学稳定性好。陶瓷刀具主要应用于钢、铸铁及其合金和难加工材料的切削加工，可以用于超高速切削、高速切削和硬材料切削。
　　(3)涂层刀具
　　刀具涂层技术自问世以来，对刀具性能的改善和加工技术进步起着非常重要的作用，涂层技术将传统刀具涂覆一层薄膜后，刀具性能发生了巨大的变化。主要的涂层材料有:Tic、TiN、Ti(C，N)、TiALN、ALTiN等。涂层技术己应用于立铣刀、铰刀、钻头、复合孔加工刀具、齿轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、成形拉刀及各种机夹可转位刀片，满足高速切削加工高强度、高硬度铸铁(钢)、锻钢、不锈钢、钛合金、镍合金、镁合金、铝合金、粉末冶金、非金属等材质工件的生产技术不同要求。
　　(4)硬质合金
　　硬质合刀具是数控加工刀具的主导产品，有的国家有90%以上的车刀和55%以上的铣刀都采用了硬质合金制造，而且这种趋势还在增加。硬质合金可分为普通硬质合金、细晶粒硬质合金和超晶粒硬质合金。按化学成分区分，可分为碳化钨基硬质合金和碳(氮)化钛基硬质合金。硬质合金在强度、硬度、韧性及工艺性方面具有优良的综合性能，几乎可用于任何材料的切削加工。
　　(5)高速钢刀具
高速钢是一种加入了较多的W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢。高速钢刀具在强度、韧性及工艺性等方面具有优良的综合性能，在复杂刀具，尤其是制造孔加工刀具、铣刀/螺纹刀具、拉刀、切齿刀具等一些刃形复杂刀具，高速钢仍占据主要地位。

四、数控刀具的分类是什么
　　1.根据刀具结构可分为：
　　整体式：刀具为一体，由一个坯料制造而成，不分体；
　　焊接式式：采用焊接方法连接，分刀头和刀杆；
　　机夹式：机夹式又可分为不转位和可转位两种；通常数控刀具采用机夹式！
　　特殊型式：如复合式刀具，减震式刀具等。
　　2.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。
　　3.从切削工艺上可分为：
　　车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切断、切槽刀具等多种；
　　钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；
　　镗削刀具；
　　铣削刀具等。

图3 功能各异的数控刀具

五、什么是数控刀具之数控刀具的选择
　　数控刀具选择数控加工工艺重要内容之一，不仅影响机床加工效率，而且直接影响零件加工质量。数控机床主轴转速高，而且主轴输出功率较大，因此对数控加工刀具要求很高，包括精度高、强度大、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装调整方便。数控刀具提高加工效率先决条件之一，它选用取决于被加工零件几何形状、材料状态、夹具机床选用刀具刚性。应考虑以下方面：
　　1.根据零件材料切削性能选择刀具。如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件，建议选择耐磨性较好可转位硬质合金刀具。
　　2.根据零件加工阶段选择数控刀具。即粗加工阶段以去除余量为主，应选择刚性较好、精度较低刀具，半精加工、精加工阶段以保证零件加工精度产品质量为主，应选择耐用度高、精度较高刀具，粗加工阶段所用刀具精度最低、而精加工阶段所用刀具精度最高。如果粗、精加工选择相同刀具，建议粗加工时选用精加工淘汰下来刀具，因为精加工淘汰刀具磨损情况大多为刃部轻微磨损，涂层磨损修光，继续使用会影响精加工加工质量，但对粗加工影响较小。
　　3.根据加工区域特点选择刀具几何参数。零件结构允许情况下应选用大直径、长径比值小刀具；切削薄壁、超薄壁零件过心铣刀端刃应有足够向心角，以减少刀具切削部位切削力。加工铝、铜等较软材料零件时应选择前角稍大一些立铣刀，齿数也不要超过4齿。
　　4.根据加工工件表面尺寸选择相适应的数控刀具。生产，平面零件周边轮廓加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片玉米铣刀；对一些立体型面变斜角轮廓外形加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀盘形铣刀。
　　5.进行自由曲面加工时，由于球头刀具端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般很小，故球头铣刀适用于曲面精加工。而端铣刀无论表面加工质量上还加工效率上都远远优于球头铣刀，因此，确保零件加工不过切前提下，粗加工半精加工曲面时，尽量选择端铣刀。另外，刀具耐用度精度与刀具价格关系极大，必须引起注意，大多数情况下，选择好刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来加工质量加工效率提高，则可以使整个加工成本大大降低。
　　6.加工中心上，所有数控刀具全都预先装刀库里，通过数控程序选刀换刀指令进行相应换刀动作。必须选用适合机床刀具系统规格相应标准刀柄，以便数控加工用刀具能够迅速、准确地安装到机床主轴上或返回刀库。编程人员应能够了解机床所用刀柄结构尺寸、调整方法以及调整范围等方面内容，以保证编程时确定刀具径向轴向尺寸，合理安排刀具排列顺序。