數控車床加工刀具的優化改進探析

羅文深

摘 要：數控車床與普通車床相比較，其加工效率更高，且質量具有可控性，能夠確保產品生產質量。然而，在加工過程中，其精確度也不可避免地會受到刀具的影響，導致工件質量不合規，增加了資本投入。因此，就需要對加工刀具進行優化與改進，以提升數控車床的加工精度與加工質量。

關鍵詞：數控車床；加工刀具；優化改進

中圖分類號：TG51 文獻標識碼：A

數控車床不僅能夠提高產品的生產質量，而且能夠控制生產成本，確保經濟效益。但在實際數控車床生產過程中，其生產效率、產品質量在一定程度上受到加工刀具的影響。相對來講，數控車床的加工刀具切削原理跟普通的車床并無差別，然而，結合數控車床的實際加工零件、車床性能，來對刀具進行有效選擇，并科學地調整相關參數，是確保加工精度，提升生產效率的前提保障。本文以GSK980T經濟型數控車床加工刀具為例，對其加工刀具存在的問題進行分析，并提出相應的優化改進措施，以提升刀具使用性能，確保加工精度與加工效率。

1.數控車床加工刀具應用現狀

當前大部分數控車床所使用的刀具均為焊接式的合金車刀，在使用該種刀具進行產品生產加工時，由于輪軸蓋零件材質為鑄鐵，其表面較為堅硬，因此容易導致刀尖磨損，使得被加工的輪軸蓋零件表面精度受到較大影響。同時，在生產過程中，若是使用兩把車刀進行，就會因反復換刀而大大延長了程序使用時間，并容易出現崩刀狀況，使得刀具的使用成本增加。

2.數控車床加工刀具的優化與改進

2.1 加工刀具的有效安裝

在數控車床的加工刀具安裝中，若是安裝位置不恰當，或是安裝不牢固，會導致切削時發生振動，或致使工件表面存在振紋，容易導致刀具破損，嚴重影響到工作效率。因此，在安裝過程中，要注意刀具的刀尖要與刀工件軸線保持等高水平。其中，精加工時，刀尖可以略低于工件軸線，而在粗加工以及車削大直徑工件時，刀尖可以略高于工件軸線。同時，還要注意對車刀探出長度進行控制，以免過長而出現剛度差，使得加工件表面粗糙，或存在扎刀、打刀等問題。而刀桿底部要保持平整，且墊片前端要對齊，并用兩個螺釘交替擰固的方式來確保車刀安裝的穩固性。在使用機夾可轉位的刀具時，要擦拭干凈刀片、墊片，并用螺釘固定刀片。

2.2 加工刀具的正確選擇

數控車床在加工中所使用的刀具種類較多，而為了確保刀具與車床的適應性，要選擇通用化、標準化的刀具。在刀具的選擇中，要保證其安裝與調整的便捷性，且刃磨方便，剛度、精度較高，排屑性能好。其中，刀具的規格化與通用化能夠便于刀具的高效管理，而可轉位刀具能夠有效增加刀具互換性。在整體式的車刀選擇中，通常使用小型車刀與螺紋車刀，以及多功能車刀，且刃磨方便，抗彎與沖擊韌性良好，刀口較鋒利。針對焊接式車刀，該種刀具主要是將硬質的合金刀片采用焊接緊固形式，固定于刀體上，經刃磨而車刀。因此，在選用該種車刀時，要盡量選擇結構簡單，剛性良好，制造方便的刀具。

由于本次研究加工的產品為輪軸蓋（具體如圖1所示），其外形A與B已經加工完成，但內孔粗加工中產品精度較低，形狀簡單，需要批量生產，且使用的是GSK980T經濟型數控車床，因此，數控車刀具可選擇機夾可轉位車刀。該種刀具的精確度較高，能夠確保刀片重復定位時的精度，且定位相對方便，能夠保障刀尖的位置，避免刀尖磨損時更換整個刀具。另外，在刀具優化中，可適當使用復合式夾緊結構，以便更好地適應刀架的快速移動與換位，并快速更換不同的切削部件，進行多種切削的高效加工，并確保刀具在自動切削過程中不會出現松動現象。

2.3 加工刀具的有效補償

數控車床在更換加工對象時，需要注意刀具的有效補償，以免對加工零件質量產生影響，并降低機床功效。在編制加工程序過程中，進行刀具的補償調整，是提升加工質量與加工效率的基礎前提。通常來講，刀具補償是用于補償刀具在實際安裝位置上，與理論編程位置之間的差距，在刀具有效補償之后，更換刀具時，僅需要改變刀具的位置補償值即可，無須再變更零件的加工程序。刀具的位置補償，主要分為相對補償與絕對補償兩種。一般來說刀具的位置補償功能，主要是由程序段內的T代碼來加以實現。而T代碼后4位數中，前兩位表示刀具號，后兩位表示刀具的補償號。實際上，刀具補償號為刀具補償寄存器地址號，此寄存器內包括刀具幾何偏置量、磨損偏置量。在設定過程中，要結合實際生產需要及刀具性能、精度等進行調整。

2.4 加工刀具的結構優化

在數控車床的加工刀具結構優化上，要盡量少用復雜結構的刀具，以減少裝夾產生的誤差，進而大大提升加工表面精度及相互位置的精度。而在刀的結構上，若是將加工輪軸蓋兩把刀，通過合并變為一把刀，則不再需要旋轉刀架。在這種過程中，刀架就能夠有效減少由于刀具的磨損而降低加工精度，同時也能夠避免生產中斷現象的發生，避免機器故障，并降低維修難度。同時，一把刀在定位過程中，僅需要一組定位銷釘，若是使用了標準刀具，在換刀時，只需要在刀尖松、緊定位螺絲上調至，而無須松緊刀架定位銷釘裝，及拆刀桿，避免刀架定位銷釘受到損壞。

優化改進之后的刀具，主要是將兩把機夾可轉位車刀，合并為一把機夾刀。而刀桿在通過熱處理后，用螺絲固定刀尖的A、B位置，這樣一來，刀具便可以完成之前兩把刀的同樣工作，且方便刀具的裝、卸，大大提升了生產效率。另外，該種刀具改進，能夠避免加工時頻繁的轉換刀架，并減少了因頻繁旋轉刀架、換刀所導致的故障。而刀具在磨損之后，僅需要松開螺絲，通過位移或更換不重磨刀片，進行簡單刀補，便可以投入生產。

結語

在數控車床加工生產中，刀具的優化改進能夠有效解決批量生產時刀具存在的問題，并提升了生產效率、產品質量，縮短了停產待修時間、調試時間、刀具換刀時間，讓操作者的工作強度大大降低，經濟效益良好。

參考文獻

[1]周光輝，苗發祥，李彥廣.數控加工中心任務與刀具集成調度模型與改進自適應遺傳算法[J].西安交通大學學報，2014，48（12）：.

[2]張燕翔.端面螺紋的數控車削加工及其程序優化方法[J].機電工程技術，2017，33（1）：123-127.

[3]周光輝，苗發祥，李彥廣.數控加工中心任務與刀具集成調度模型及改進自適應遺傳算法[J].西安交通大學學報，2014，06（12）：1-7，56.