摘要：刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，尤其是在借助CAM軟件進行數(shù)控編程時，刀具的選擇和切削用量的選擇尤為重要，它不僅對被加工零件的質(zhì)量影響巨大，甚至可以決定機床功效的發(fā)揮和安全生產(chǎn)的順利進行。所以無論是手工編程或計算機輔助編程，在編制加工程序時，選擇合理的刀具和切削用量，都是編制高質(zhì)量加工程序的前提。本文對數(shù)控編程中的刀具選擇和切削用量確定兩個問題進行了探討，給出了若干原則和建議，并對應該注意的問題進行了討論。

關鍵詞：數(shù)控加工 刀具的選擇 切削用量

一、常用刀具的種類及特點

數(shù)控加工刀具必須適應數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點。數(shù)控加工用刀具分為常規(guī)刀具和模塊化刀具兩大類。由于模塊刀具的發(fā)展，數(shù)控刀具已逐漸形成標準化和系列化。數(shù)控刀具根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：整體式和鑲嵌式。鑲嵌式又可分為焊接或機夾式，機夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；還有減振式、內(nèi)冷式和特殊形式（如復合刀具）。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：優(yōu)質(zhì)碳素工具；合金工具鋼；高速鋼；硬質(zhì)合金；其他材料刀具，如陶瓷、金剛石、立方氮化硼刀具等。從切削工藝上可分為：車削刀具，分為外圓、內(nèi)孔、螺紋、切割刀具等多種；鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；鏜削刀具；銑削刀具等。為了適應數(shù)控機床對刀具耐用、穩(wěn)定、易調(diào)、可換等要求，近幾年機夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到了廣泛應用，無論是在數(shù)量上還是金屬切除量上都占據(jù)了較高的比例。

數(shù)控刀具與普通機床上用的刀具在使用上相比，有許多不同的要求。主要有以下幾個特點：第一，與普通機床上所用的刀具相比，數(shù)控加工刀具的剛性較好（尤其是粗加工刀具），精度高，耐磨性好。第二，數(shù)控加工刀具互換性好，便于快速換刀或?qū)崿F(xiàn)自動換刀。第三，數(shù)控刀具的使用壽命及經(jīng)濟壽命指標較合理性。第四，數(shù)控加工刀具刀片及刀柄切入的位置和方向有要求。第五，數(shù)控加工刀具刀片或刀具材料及切削參數(shù)與被加工材料之間應相匹配。第六，數(shù)控加工刀具刀片及刀柄較通用化、系列化、標準化，有利于編程和刀具管理。

二、刀具的選擇

刀具的選擇是在數(shù)控編程中人機交互的狀態(tài)下進行的，應根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量及其他相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇的總原則是：除滿足普通機床應具備的基本條件外，還要考慮刀具工作條件方面的因素，如切屑的斷屑性能、刀具的安裝調(diào)整方便，剛性、耐用度和精度等。

選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相匹配。例如，數(shù)控銑床或加工中心在生產(chǎn)零件時，平面零件周邊輪廓的加工一般采用立銑刀；銑削平面時，應選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；對立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。數(shù)控機床孔加工時，由于鉆頭的剛性和切削條件差，選用的鉆頭直徑應滿足L/D≤5（L為鉆孔深度）。鉆孔前先用中心鉆定位，精絞前可選用浮動絞刀，鏜孔時應盡量選用對稱的多刃鏜刀頭切削，以平衡鏜削振動。在進行自由曲面加工時，為保證加工精度，切削行距一般取得很精密。由于球頭刀具的端部切削速度為零，故球頭刀具常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，在不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應優(yōu)先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度、精度與刀具價格關系極大。必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了成本，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低。

在經(jīng)濟型數(shù)控加工中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工進行，輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則：盡量減少刀具數(shù)量；一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工部位；粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；先銑后鉆；先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；在可能的情況下，應盡量利用數(shù)控機床的自動換刀功能，提高生產(chǎn)效率等。

三、切削用量的確定

數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括切削深度、切削速度及進給速度等。對于不同的加工方法，要選擇不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：粗加工時，以提高生產(chǎn)率為主，但也要考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。具體數(shù)值可根據(jù)機床說明書、切削用量手冊和經(jīng)驗而定。

1.切削深度

切削深度主要受機床剛度的制約，在機床剛度允許的情況下，切削深度應盡可能大，以最少的進給次數(shù)切除加工余量。因此，減少走刀次數(shù)是提高生產(chǎn)率的有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的余量進行精加工，數(shù)控機床的精加工余量可略小于普通機床。

2.切削速度

提高切削速度也是提高生產(chǎn)率的有效途徑，但切削速度與刀具材料、刀具耐用度的關系比較密切。隨著切削速度的增大，刀具耐用度急劇下降。切削速度與加工的工件材料有很大關系，工件材料強度、硬度高低和塑性、韌性大小都會影響刀具切削速度。同一刀具加工硬材料時需要的切削力大，切削速度應降低；而加工較軟材料時，需要的切削力小，切削速度可以提高。此外刀具的形狀、切削角度、切削液的使用及機床性能都對切削速度有影響。

3.進給速度（又稱進給量）

進給速度應根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度以及刀具和工件材料來選擇。進給速度的增加也可以提高生產(chǎn)效率，加工表面粗糙度要求低時進給速度可選擇得大些，反之就小些。在加工過程中，進給速度也可通過機床控制面板上的修調(diào)開關進行人工調(diào)整，但是最大進給速度受設備剛度和進給系統(tǒng)性能等的限制。

隨著數(shù)控機床在生產(chǎn)實際中的廣泛應用，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關鍵問題之一。在數(shù)控程序的編制過程中，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)點，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和生產(chǎn)水平。

（作者單位：邯鄲工程高級技工學校）