試論金屬切削加工刀具的選擇和產生加工誤差的原因

機械制造業在眾多行業占有十分重要的地位，金屬切削加工是基本而又可靠的精密加工手段。在生產過程中，刀具的選擇十分重要，選擇合理的刀具和切削用量，是編制高質量加工程序的前提，機械加工精度是指零件加工后的實際幾何參數（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數相符合的程度。它不僅對被加工零件的質量影響巨大，甚至可以決定著機床功效的發揮和安全生產的順利進行。

刀具是推動金屬切削加工技術的十分關鍵的因素，可以說切削加工技術發展、革新就是刀具發展的歷史。

1 數控銑加工常用刀具的種類和選擇

數控銑加工刀具種類很多，為了適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點，所用刀具都朝著標準化、通用化和模塊化的方向發展，分為銑削刀具和孔加工刀具兩大類。為了滿足高效和特殊的銑削要求，又發展了各種特殊用途的專用刀具。根據刀具結構可分為：鑲嵌式和整體式，采用焊接或機夾式連接，另外還有一種特殊型式，如復合式刀具，減震式刀具等。根據制造刀具所用的材料可分為：①金剛石刀具；②硬質合金刀具；③高速鋼刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。

加工曲面類零件時從切削工藝上可分為：平端立銑刀、圓角立銑刀、球頭刀和錐度銑刀等，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切，而避免刀刃與工件輪廓發生干涉，一般采用球頭刀，粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀；銑較大平面時，為了提高生產效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀；銑小平面或臺階面時一般采用通用銑刀；銑鍵槽時，為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀。

孔加工刀具的選用。數控機床孔加工一般無鉆模，由于鉆頭的剛性和切削條件差，選用鉆頭直徑D應滿足L/D≤5（L為鉆孔深度）的條件；鉆孔前先用中心鉆定位，保證孔加工的定位精度；精絞前可選用浮動絞刀，絞孔前孔口要倒角；鏜孔時應盡量選用對稱的多刃鏜刀頭進行切削，以平衡鏜削振動；盡量選擇較粗和較短的刀桿，以減少切削振動。

2 產生誤差主要原因

（1）機床的幾何誤差

在生產加工中刀具的成形運動一般都是通過機床完成的，工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。機床制造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。機床的磨損將使機床工作精度下降。①主軸回轉誤差，機床主軸是裝夾工件或刀具的基準，并將運動和動力傳給工件或刀具，主軸回轉誤差將直接影響被加工工件的精度。②導軌誤差，導軌是機床上確定各機床部件相對位置關系的基準，也是機床運動的基準。除了導軌本身的制造誤差外，導軌的不均勻磨損和安裝質量，也使造成導軌誤差的重要因素。導軌磨損是機床精度下降的主要原因之一。③傳動鏈誤差，傳動鏈誤差是指傳動鏈始末兩端傳動元件間相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉角誤差來衡量。

（2）刀具的幾何誤差

刀具誤差對加工精度的影響隨刀具種類的不同而不同。采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工時，刀具的制造誤差會直接影響工件的加工精度；而對一般刀具，其制造誤差對工件加工精度無直接影響。夾具的幾何誤差：夾具的作用時使工件相當于刀具和機床具有正確的位置，因此夾具的制造誤差對工件的加工精度有很大影響。

（3）定位誤差

一是基準不重合誤差。在零件圖上用來確定某一表面尺寸、位置所依據的基準稱為設計基準。在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依據的基準稱為工序基準。在機床上對工件進行加工時，須選擇工件上若干幾何要素作為加工時的定位基準，如果所選用的定位基準與設計基準不重合，就會產生基準不重合誤差。二是定位副制造不準確誤差。夾具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得絕對準確，它們的實際尺寸都允許在分別規定的公差范圍內變動。工件定位面與夾具定位元件共同構成定位副，由于定位副制造得不準確和定位副間的配合間隙引起的工件最大位置變動量，稱為定位副制造不準確誤差。

機械制造業在整個國民經濟中占有十分重要的地位，而其中金屬切削加工是基本而又可靠的精密加工手段，在機械等各種產業部門中都起著重要的作用。