摘要：隨著社會的進步和發(fā)展，我國的經(jīng)濟正處在高速發(fā)展當(dāng)中。我國的各個領(lǐng)域?qū)τ诩夹g(shù)的要求也越來越高。為了提升產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)力，必須提高對設(shè)備的精準(zhǔn)要求。尤其是在機械數(shù)控加工產(chǎn)業(yè)，該產(chǎn)業(yè)對于刀具的要求特別高。為了保證加工產(chǎn)品的質(zhì)量，需要提高刀具的使用效率以及提高機械數(shù)控的生產(chǎn)效率。通過采取這類措施能夠大幅度延長機械數(shù)控加工當(dāng)中刀具的使用壽命，極大的節(jié)約了產(chǎn)業(yè)能源，減少了資源的浪費。本文從機械數(shù)控加工過程刀具高效使用優(yōu)化的角度進行分析和探討，旨在提高機械數(shù)控加工當(dāng)中刀具的利用效率。

關(guān)鍵詞：機械數(shù)控加工;刀具高效使用;加工產(chǎn)業(yè)

中圖分類號：TG7 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）09-0083-02

0 ?引言

在機械數(shù)控的加工過程當(dāng)中，人們?yōu)榱丝刂坪捅Ｕ纤庸ぎa(chǎn)品的質(zhì)量，通常情況下都會讓刀具保持高速運轉(zhuǎn)的狀態(tài)。而刀具作為加工的必要工具，長期的工作負荷會極大削減刀具本身的使用壽命。同時還受到工作過程當(dāng)中其他因素的影響，刀具會呈現(xiàn)出不同程度的磨損。伴隨著刀具磨損程度的提升，機械數(shù)控加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量就越低。產(chǎn)品質(zhì)量的下降會嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟運行。一旦刀具的磨損程度達到某個臨界點就有可能出現(xiàn)斷刀的情形。斷刀的次數(shù)的增多不但會影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量，還會增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。為了避免這一情形的出現(xiàn)，在機械數(shù)控加工過程中需要提高刀具的使用效率，使刀具有限的壽命創(chuàng)造出最大的經(jīng)濟價值。而提高刀具的使用效率也成為了機械數(shù)控加工行業(yè)急需解決的難題，唯有解決這一技術(shù)難題，研究怎樣才能高效使用刀具才能保障產(chǎn)品的質(zhì)量，同時為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。

1 ?機械數(shù)控加工中刀具的使用特點

在機械數(shù)控加工產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，刀具一直是影響生產(chǎn)效率和質(zhì)量的關(guān)鍵因素。通常情況下工作人員要將刀具的轉(zhuǎn)速維持在一定的標(biāo)準(zhǔn)下才能產(chǎn)生切削產(chǎn)品所需要的壓力。在高速運轉(zhuǎn)下的刀具本身的性質(zhì)也發(fā)生變化，其中最明顯的變化就是刀身表面會產(chǎn)生一定的彈性變化。刀身表面彈性化也會作用在加工的材料上面，使其也發(fā)生一定程度的彈性形變。當(dāng)彈性形變的系數(shù)超過了材料本身所能承受的最大形變值時，材料的一部分便會在這種形變力的作用下從機床脫落下來變成碎屑。利用刀具高速運轉(zhuǎn)使材料發(fā)生形變，進而改變材料的形狀。在這個過程當(dāng)中刀具在高速運轉(zhuǎn)下與材料相接觸產(chǎn)生了大量熱量，由于熱量的傳導(dǎo)使得刀具本身也承受著高溫，這種情況下刀具會因受熱而產(chǎn)生額外的磨損。正是由于這部分因素導(dǎo)致刀身的額外磨損大大降低了刀具的使用壽命，若是不采取相對應(yīng)的解決策略或者措施，將會大幅度提升機械數(shù)控加工行業(yè)的生產(chǎn)成本。為此工作人員在機械數(shù)控加工過程當(dāng)中一定要實現(xiàn)對刀具的合理化運用，選擇合理、科學(xué)且有效的生產(chǎn)方式就需要工人們了解刀具的整體結(jié)構(gòu)、高速切削原理等相關(guān)的技術(shù)知識和理論。若是不對這些潛在的影響因素進行細致的分析和考慮將會持續(xù)增加刀具壽命的損耗。刀具磨損程度的增加也會直接影響機械數(shù)控加工中加工材料的精密度。與此同時，刀具損耗程度的增加也會提升企業(yè)的生產(chǎn)成本。該行業(yè)只有注重刀具損耗對生產(chǎn)成本、質(zhì)量造成的影響，利用科學(xué)的管控和手段優(yōu)化刀具的選擇和使用，這樣才能有效率的解決因刀具壽命問題出現(xiàn)的生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量、成本及效率問題。

1.1 刀具的剛性

在影響刀具使用壽命的眾多因素當(dāng)中，刀具所具有的剛性是重要的影響因素。若是機械數(shù)控加工當(dāng)中所選擇刀具的剛性不足，在生產(chǎn)加工過程中，刀具的高速運轉(zhuǎn)與材料的相接觸會引發(fā)刀具劇烈的震動。出現(xiàn)這種狀況，會嚴(yán)重影響加工過程中零件的精密度和加工效率。這時刀具的磨損程度也會隨著刀具的劇烈震動而加快。刀具的使用壽命也會縮短。因此，在刀具的選擇上要選取既符合基本的加工要求，同時也要選取剛性足夠的刀具，如選取刀柄段的刀具就可以增強刀具本身的剛性。

1.2 刀具的互換性

機械數(shù)控加工產(chǎn)業(yè)由于生產(chǎn)工序的不同，需要利用不同種類的刀具對材料進行加工。因此可將刀具分成若干類別。在生產(chǎn)加工當(dāng)中，工作人員可根據(jù)實際的加工情況選擇合適的刀具，在選擇刀具上面又會涉及刀具更換的問題。工作人員需要在保證刀具互換速度和進程的情況下，將需要更換的刀具精準(zhǔn)安裝在機床、刀庫放上面。而刀具的刀柄也因為用途不同，需要視情況選擇，用以機械數(shù)控加工生產(chǎn)的刀柄大致可分為直柄和錐柄兩種。

1.3 刀具的系列化

機械數(shù)控加工生產(chǎn)對刀具的選擇極為苛刻。由于機械數(shù)控加工是通過編程和管理實現(xiàn)機械加工過程的自動化。刀具高速運轉(zhuǎn)的自動化需要考慮到各個影響刀具使用壽命的因素。生產(chǎn)過程當(dāng)中，工作人員只需要將刀具安裝固定在機床的主軸或者刀庫上面便可進行零件的生產(chǎn)加工制造。而生產(chǎn)線穩(wěn)定運行的前提卻是要保證刀具選擇的合理性，類似于剛性不足的刀具都或多或少對生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和效率造成影響，因此，需要根據(jù)機床的性能、材料的性能以及工具的合理使用，將這些因素統(tǒng)籌納入到生產(chǎn)假話當(dāng)中。選擇高標(biāo)準(zhǔn)的刀具以提高零件加工的精確度和效率，當(dāng)然在刀具選擇方面不能忽略了刀柄的作用。

2 ?機械數(shù)控加工中刀具優(yōu)化選用原則

為了進行高質(zhì)量的加工生產(chǎn)，機械數(shù)控加工產(chǎn)業(yè)需要在刀具的選擇上需要遵循一定的原則。在對零件形狀塑造的過程中，由數(shù)控技術(shù)控制的機械加工產(chǎn)業(yè)的運作模式主要還是以人機互動原則為主。工作人員需要根據(jù)機床的性、材料的性能以及加工工序等綜合因素合理選擇加工所使用的刀具類型。刀具的選擇既要滿足機床和零件的基本要求外，同時也要將加工所處的工作環(huán)境、安裝刀具的工藝以及刀具自身各方面所具有的參數(shù)都納入到選擇刀具的影響因素之中。除了保證刀具本身所具有的各項屬性，在安裝工藝方面也要配合整個生產(chǎn)流程，按照標(biāo)準(zhǔn)的采納數(shù)不斷提高刀具安裝的角度從而保證加工零件的精準(zhǔn)度。為了提升刀具的剛度，預(yù)防因刀具剛性不足而增加刀具的磨損，進而影響到刀具的使用壽命。工作人員可以盡量選擇刀柄較短的刀具。刀具的選用原則更多的是依照零件的復(fù)雜程度、精密度進行選擇，根據(jù)工序要求，對刀具進行優(yōu)化，這樣才能在符合生產(chǎn)工藝流程的標(biāo)準(zhǔn)下，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

2.1 提高行業(yè)的生產(chǎn)效率

考慮到影響刀具使用壽命的一些主要因素，一般來講，現(xiàn)階段機械數(shù)控加工產(chǎn)業(yè)都會優(yōu)先選擇刀柄較短以及與刀具各方面的參數(shù)和屬性匹配的機床。這種選擇和搭配方法可以有效的提升生產(chǎn)線的產(chǎn)品加工質(zhì)量。機械加工產(chǎn)業(yè)要想提升全流程的生產(chǎn)效率就必須在縮短生產(chǎn)時間的情形下，又能保證每個產(chǎn)品的加工質(zhì)量。對大件物品進行加工時要做到一氣呵成，同時也要保證加工工藝的精準(zhǔn)度，而在這一層面要充分考慮到起決定因素的刀具的質(zhì)量問題。根據(jù)工件的質(zhì)量和表面的粗造程度來選擇合適的刀具。

2.2 刀具尺寸與零件表面尺寸相符

在刀具的選擇方面，工作人員都會視加工工件的實際尺寸進行選擇。刀具選擇過大過小都會影響整個加工工藝。該行業(yè)默認(rèn)依照零件表面尺寸所選擇的刀具準(zhǔn)則。加工平面零件的周邊輪廓要選擇立銑刀;加工銑削平面要用到硬質(zhì)合金;由高速鋼材料做成的立銑刀則用來加工凹槽和凸臺等工件;球形銑刀被用來加工自由曲面;在各種形狀零件的加工工藝當(dāng)中，為了保證曲面零件的加工精準(zhǔn)度，必須選擇平頭刀具，在加工曲面、粗加工以及精加工方面平頭刀具都會優(yōu)于球頭刀具。

2.3 換刀要按標(biāo)準(zhǔn)程序執(zhí)行

由于當(dāng)下機械數(shù)控加工產(chǎn)業(yè)所實行的是人機互動的加工模式。在刀具的更換方面工作人員要嚴(yán)格按照更換工藝或者標(biāo)準(zhǔn)進行作業(yè)。在部分型號的數(shù)控機床加工過程中，刀具的更換都需要由人來輔助完成。并且每次刀具更換的時間都很長。為了保證生產(chǎn)線的順利進行，數(shù)控編程人員首先需要了解刀具的尺寸和刀柄的尺寸，以及了解換刀時刀具的調(diào)整方法。由于更換流程和步驟的復(fù)雜性需要盡量減少機械加工當(dāng)中刀具的使用數(shù)量。同時也要合理的安排刀具的排列順序，將精加工和粗加工分開進行操作。而為了提升機械數(shù)控機床的生產(chǎn)效率，可以使數(shù)控機床的自動換刀功能。

2.4 保證刀刃的鋒利度

刀具的鋒利程度同時也是確保整個機械生產(chǎn)加工質(zhì)量的重要影響因素。刀具刀刃的鋒利程度是切削工件的關(guān)鍵。刀具越鋒利在高速運轉(zhuǎn)的情況下可以減少刀具本身帶來的振幅。若是刀具的刀尖存在破損的情況，會影響轉(zhuǎn)削工作的進行。因此，為了不影響整個機械數(shù)控加工業(yè)的正常運轉(zhuǎn)需要工作人員在安裝和使用刀具前，檢查刀具的刀刃是否完整，若發(fā)現(xiàn)刀具的刀刃存在的破損的情形要及時返修。同時工作人員也要定期檢修刀具，這樣可以保證刀具的完好程度，保證在工作過程當(dāng)中刀具的正常使用。

3 ?刀具長度的確定原則

3.1 按實際情況確定刀具長度

在機械數(shù)控加工過程當(dāng)中，要避免因刀具長度與工件不匹配而影響生產(chǎn)加工的順利進行，若使用不合規(guī)的刀具會嚴(yán)重影響到工件的精密程度，同時也會影響刀具的使用壽命。為了保證生產(chǎn)的順利開展，在刀具的選擇上必須要保證切削刃的長度要大于工件的切削長度，以免影響正常切削。

3.2 保證刀具的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性

工件加工的精度和穩(wěn)定性一直受到刀具的震動的影響，若是刀具過長，在刀具高速運轉(zhuǎn)的情形下刀具與工件進行接觸會產(chǎn)生劇烈的震蕩。為此，在刀具的選擇方面要將刀具的長度納入到考量當(dāng)中。

3.3 保證刀具不與工件發(fā)生碰撞

機械數(shù)控加工過程當(dāng)中最忌刀具與工件發(fā)生碰撞，一旦高速運轉(zhuǎn)的刀具與工件發(fā)生了碰撞時的接觸，一是影響工作的進度和效率，二是會縮短刀具原有的使用壽命。為了避免正常加工的進行，要使刀具的程度大于孔的程度，為避免刀具和零件相互作用時所產(chǎn)生的震動，應(yīng)當(dāng)選擇較短的刀具。

3.4 考慮到各個不同的要素

在機械數(shù)控生產(chǎn)加工過程中，影響刀具使用壽命、效率的因素有很多。排除主要影響刀具使用壽命的因素外，絕大多數(shù)情況下還不能忽視其他因素對其產(chǎn)生的影響。應(yīng)該從刀具所處的運行情況，優(yōu)化刀具選擇方案，并結(jié)合到刀具選擇的優(yōu)劣來確定優(yōu)化刀具的長度和深度。

4 ?結(jié)語

總的來說，人們既要保障機械加工的生產(chǎn)質(zhì)量和成本問題，同時也要開拓思維，按照現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)目標(biāo)，極大促進了刀具的合理化使用。從根本上解決了機械數(shù)控加工過程中對刀具的合理使用。

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作者簡介：王琳琳（1983-），女，河南周口人，本科，講師，研究方向為機械制造。