數控車床加工刀具的選擇

宋慶剛

濟南鐵路高級技工學校

數控車床加工刀具的選擇

宋慶剛

濟南鐵路高級技工學校

計算機技術在飛速發展，伴隨計算機發展的數控車床也在我國機械加工行業中得到越來越廣泛的應用。在加工過程中數控機床不僅解決了普通機床難以解決的許多難題，而且提高了生產效率和加工精度，同時為了滿足這種要求也對加工工藝和刀具設計提出了許多新的、更高的要求。為使數控車床這些先進的設備更好地發揮作用，必須解決這些問題。本文通過對幾種典型刀具加工特點的分析，總結出加工刀具的選擇要點，使用戶能夠合理經濟地從眾多數控機床中作出選擇。

數控車床刀具

一、概述

在數控加工過程中，數控刀具的選擇是數控加工工藝中的重要內容，它不僅影響數控機床的加工方式與效率，而且還能直接影響加工質量。自動編程技術的發展，使得在數控加工中直接利用CAD的設計數據成為可能，特別是數控系統電腦與數控機床的聯接，使得零件設計、制定工藝及編程的整個過程全部在計算機上完成，而且不需要輸出專門的工藝文件。

二、數控加工常用刀具的種類及特點

在數控車加工過程中，數控車刀具必須適應數控車機床高速、高精度和自動化程度比較高的特點，數控刀具一般包括通用刀具、少量專用刀具。系列化和標準化是一個發展趨勢。數控車加工用刀具可分為常規性刀具和標準化刀具。標準化刀具是發展方向。發展標準化刀具的主要有幾方面優點：減少換刀具時的停機時間，提高數控車床生產加工效率；縮短數控車床換刀，安裝時間，提高了小批量生產的經濟性指標；提高刀具的標準化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；有效地消除刀具測量誤差。

1、數控刀具的分類

根據刀具結構可分為：

整體式；鑲嵌式，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：高速鋼刀具；硬質合金刀具；金剛石刀具；立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。

從刀刃的數量分類：

單刃刀具：所謂的單刃刀具是指僅有一條主切削刃的刀具；

多刃刀具：所謂的多刃刀具是指具有兩條以上（含兩條）主切削刃的刀具。

數控機床對刀具穩定、耐用、易調換等的要求越來越高，為了適應這些要求，近幾年機夾式可轉位刀具在機械加工過程中得到廣泛的應用，在數量上都占了很大的比例。

數控刀具一般用在高性能、高精度的數控機床上，為了取得穩定，良好的加工效率，一般對數控刀具從設計、制造和使用都提出了比普通刀具更高的要求。數控刀具主要有以下特點：

1、刀具制造結構的優化

理想的刀具結構能比較好的提高切削效率，如硬質合金數控車削刀具在結構上已較多采用表面圖形穩定結構。內孔車刀采用硬質合金內冷卻、模塊可換和可調式結構，而如內冷卻結構，則是一般普通機床無法應用的。

2、高精度的刀具制造質量

為穩定加工出高精度的零件表面，因而對刀具的表面粗糙度、尺寸公差、形位公差等方面提出了比普通刀具更嚴格的要求，特別是可轉位車刀，為確保車刀刀片刀尖在轉位后車削的重復定位精度，刀體刀槽和定位尺寸等部位的尺寸精度、表面粗糙度必須嚴格予以保證。

3、合理寬度的斷屑槽

數控機床應用刀具對斷屑槽有嚴格的要求。加工時，刀具不斷屑就會影響機床的正常工作，數控車刀優選了針對不同加工材料的合理斷屑槽型，使切削時能得到穩定斷屑。

4、刀具（刀片）表面的處理

刀具（刀片）表面處理基本上采用涂層處理，由于涂層能顯著提高刀具硬度、減小摩擦、提高切削效率和使用壽命，所以在各類硬質合金可轉位數控刀具中占有相當大的比例。涂層后的硬質合金刀片還可進行干切削，這也為保護環境實現綠色切削創造了有利條件。

三、數控加工刀具的選擇

刀具的選擇首先是在數控工藝的正確編制下進行的。沒有正確的工藝就無法選擇正確的刀具，其次應考慮到機床的加工能力、工件的材料和形狀、加工工序、切削用量等。

1、選擇數控刀具的原則

選擇數控刀具在滿足加工質量的前提下主要考慮經濟效益，即是考慮刀具的使用壽命，刀具壽命與背吃刀量，切削速度，進給量和加工裝夾，工序有著密切關系。

在制定切削背吃刀量，切削速度，進給量時，應首先滿足加工質量，再考慮刀具的經濟性要求，較低的加工效率，較低的刀具成本不可取，同樣較高的加工效率，但是刀具使用壽命很低也是不可取的，而合理的刀具壽命則應考慮加工效率和生產成本兩個因素。一般應在充分考慮加工工藝的前提下按合理的生產率和合理的刀具壽命兩種因素都考慮進去的原則來選擇數控刀具。

數控機床的加工精度要高于普通機床，同樣的與普通機床加工所用刀具相比，數控機床加工用刀具也具有了更高的要求，一：鋼性好，二：強度高，三：精度高，四：加工出的尺寸穩定，五：刀具耐用度高，六：拆裝調整方便，這些條件來滿足數控機床高效率低成本的要求。

2、選擇數控車削用刀具

數控車削車刀常用的一般分普通車刀、成型車刀、機夾車刀三類。

①普通車刀。普通車刀是在普通車床上應用最廣的一種。也是分析各類刀具的基礎。車刀用于各種車床上，加工外圓、內孔、端面、螺紋、車槽等

②成型車刀。成形車刀是加工回轉體成形表面的專用刀具，其刃形是根據工件廓形設計的，可用在各類車床上加工內外回轉體的成形表面。用成形車刀加工零件時可一次形成零件表面，操作簡便、生產率高，加工后能達到公差等級IT8～IT10、粗糙度為10～5μm，并能保證較高的互換性。但成形車刀制造較復雜、成本較高，刀刃工作長度較寬，故易引起振動。成形車刀主要用在加工批量較大的中、小尺寸帶成形表面的零件。

③機夾車刀機夾車刀是采用普通刀片，用機械夾固的方法將刀片夾持在刀桿上使用的車刀。機夾車刀可以用于車削內外表面，特別適合于車削各種光滑連接(凹形)的成型面。

四、結束語

工欲善其事，必先利其器，在機械加工中，作為機床加工的執行者的刀具起著至關重要的作用。無論數控車床，數控銑床還有其他數控機床都必須依靠刀具才能發揮作用，離開刀具將無法加工工件。伴隨著CNC技術的提高，數控機床設備更新換代速度也越來越快，跟多種類，跟好性能的數控刀具也將數量越來越多，品質越來越好，數控刀具的選擇和使用和數控機床的選擇也將同樣重要。

[1]金屬切削原理與刀具（第三版）王為建主編中國勞動社會保障出版2007年

[2]車工工藝與技能訓練彭德蔭主編中國勞動社會保障出版社2001年

[3]數控加工工藝學（第二版）韓鴻鸞主編中國勞動社會保障出版社2005年