浅谈数控加工中刀具的特点及选择

0 引言

　　近年来，随着经济高速发展，为提高竞争力，企业自觉地应用高新技术来改造传统产业，数控机床在机械制造加工业中得到了越来越广泛的应用。其中加工中心因为功能齐全并设有刀库和自动换刀装置，而成为日前世界上产量最多，应用最广泛的数控机床之一。刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是计算机与数控机床的连接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺。

　　现在，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，如刀具选择、加工路径规划、切削用量的确定等，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的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点，以便能够正确的选择刀具。

1 数控加工刀具的特点

　　1.1 数控刀具的定义及应满足的要求

　　数控刀具是指与先进高效的数控机床相配套使用的各种刀具的总称，是数控机床不可缺少的关键配套产品，数控刀具以其高效、精密、高速、耐磨、高耐用度和良好的综合切削性能取代了传统的刀具。数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要连接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。

　　1.2 数控刀具与传统(普通)机床刀具的比较

　　数控刀具与传统机床刀具相比，有许多不同的要求，主要特点皿圳有：

　　1)刚性好(尤其是粗加工刀具)，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，以利于切削的排除；
　　6)系列化、标准化，以利于编程和刀具管理；
　　7)刀具有很高的切削效率；
　　8)数控刀具有高的精度和重复定位精度；
　　9)应有月具在线监控及尺寸补偿系统。

2 数控加工刀具的选择及应考虑的因素

　　2.1 数控加工刀具的选择

　　正确选择数控刀具可提高数控工作效率，保证数控刀具资源的合理配置，既可以避免因个别刀具闲置造成的资源浪费，又可以避免对个别刀具的额繁借用，造成精度无法保证以及生产上的相互牵制。刀具的选择是在数控编程的人机受瓦状态下进行的。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，以提高刀具加上的刚性。

　　选择刀具时，要使用的尺寸与被加工下件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质台金刀片铣刀；加工凸台、凹槽计，选高速钢矗铣刀；加工毛坯表面或粗加工扎时，可选取镶硬质台金刀片的玉米铣刀；对一些立体碰面和变斜角轮廓外彤的加工时，常采用球头铣刀、环形铣”、锥形铣月和盘行铣刀。

　　在进行自由曲面加工时，由于球头川具的端部切削速度为零，因此，为保证加上精度，切削行距一般取得很密．故球头刀具常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，强受任保汪币过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，部应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，怛由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。在加工中心上，各种刀具分别装在月库卜，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此，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去。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上具系统，其刀柄有直柄(三种规格)和锥柄(四种规格)两种，戈包括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，占用辅助时间较路，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。

　　2.2 选择刀具应考虑的因素

　　在选择刀具类型和选择川具的类型和规格时，主要考虑以下因素的影响：

　　1)生产性质；2)机床类型t；3)数控加工方案；4)工件的尺寸厦外形；5)加工表面粗糙度；6)加工精度；7)工件材料。

　　在选择数控机床加工刀具时，还应考虑以下几方面的问题：

　　1)数控刀具的类型、规格和精度等级应能够满足加工要求，刀具材料应与工件材料相适应；2)切削性能好t；3)精度高，4)可靠性高；5)耐用度高；6)断屑及排屑性能好。