宋慶剛

濟南鐵路高級技工學校

數(shù)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(fā)展，伴隨計算機發(fā)展的數(shù)控車床也在我國機械加工行業(yè)中得到越來越廣泛的應用。在加工過程中數(shù)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(chǎn)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(shù)控車床這些先進的設備更好地發(fā)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(jīng)濟地從眾多數(shù)控機床中作出選擇。

數(shù)控車床刀具

一、概述

在數(shù)控加工過程中，數(shù)控刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機床的加工方式與效率，而且還能直接影響加工質(zhì)量。自動編程技術的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設計數(shù)據(jù)成為可能，特別是數(shù)控系統(tǒng)電腦與數(shù)控機床的聯(lián)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(shù)控加工常用刀具的種類及特點

在數(shù)控車加工過程中，數(shù)控車刀具必須適應數(shù)控車機床高速、高精度和自動化程度比較高的特點，數(shù)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(fā)展趨勢。數(shù)控車加工用刀具可分為常規(guī)性刀具和標準化刀具。標準化刀具是發(fā)展方向。發(fā)展標準化刀具的主要有幾方面優(yōu)點：減少換刀具時的停機時間，提高數(shù)控車床生產(chǎn)加工效率；縮短數(shù)控車床換刀，安裝時間，提高了小批量生產(chǎn)的經(jīng)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(shù)控刀具的分類

根據(jù)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(jù)制造刀具所用的材料可分為：高速鋼刀具；硬質(zhì)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(shù)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(shù)控機床對刀具穩(wěn)定、耐用、易調(diào)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(shù)量上都占了很大的比例。

數(shù)控刀具一般用在高性能、高精度的數(shù)控機床上，為了取得穩(wěn)定，良好的加工效率，一般對數(shù)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(shù)控刀具主要有以下特點：

1、刀具制造結構的優(yōu)化

理想的刀具結構能比較好的提高切削效率，如硬質(zhì)合金數(shù)控車削刀具在結構上已較多采用表面圖形穩(wěn)定結構。內(nèi)孔車刀采用硬質(zhì)合金內(nèi)冷卻、模塊可換和可調(diào)式結構，而如內(nèi)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(zhì)量

為穩(wěn)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(shù)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(shù)控車刀優(yōu)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(wěn)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(zhì)合金可轉位數(shù)控刀具中占有相當大的比例。涂層后的硬質(zhì)合金刀片還可進行干切削，這也為保護環(huán)境實現(xiàn)綠色切削創(chuàng)造了有利條件。

三、數(shù)控加工刀具的選擇

刀具的選擇首先是在數(shù)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(shù)控刀具的原則

選擇數(shù)控刀具在滿足加工質(zhì)量的前提下主要考慮經(jīng)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(zhì)量，再考慮刀具的經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)控刀具。

數(shù)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(shù)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(wěn)定，五：刀具耐用度高，六：拆裝調(diào)整方便，這些條件來滿足數(shù)控機床高效率低成本的要求。

2、選擇數(shù)控車削用刀具

數(shù)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(nèi)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(jù)工件廓形設計的，可用在各類車床上加工內(nèi)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(chǎn)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(nèi)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(zhí)行者的刀具起著至關重要的作用。無論數(shù)控車床，數(shù)控銑床還有其他數(shù)控機床都必須依靠刀具才能發(fā)揮作用，離開刀具將無法加工工件。伴隨著CNC技術的提高，數(shù)控機床設備更新?lián)Q代速度也越來越快，跟多種類，跟好性能的數(shù)控刀具也將數(shù)量越來越多，品質(zhì)越來越好，數(shù)控刀具的選擇和使用和數(shù)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(shù)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