淺談數控加工中刀具的特點及選用

顏夕秋 穆鍵

摘 要：刀具在數控加工中的地位非常重要，必不可少。現在機械制造業中的零件基本上都是通過數控加工制造而成的，而數控刀具的性能與質量直接影響數控機床的加工效率及質量，同時合適的數控機床加工刀具還能有效地降低生產過程中的誤差，增加車床使用壽命。本文簡要分析了數控車床加工刀具的特點，并就如何選擇數控車床上的刀具作出較為系統的介紹。

關鍵詞：數控加工；刀具；特點；選用

引言

在數控機床加工中，數控加工工藝的重要內容是數控刀具的選擇和切削用量的確定，數控機床使用的刀具必須具有較高硬度和高耐磨性、足夠的強度與韌性以及高的耐熱性，還需要較好的工藝性與經濟性，因為它不但會對數控機床的加工效率產生影響，還會直接影響加工質量。

1.數控加工刀具的特點

1.1車刀的種類和用途

按不同的用途可將車刀分為外圓車刀、端面車刀、切斷刀、內孔車刀、成型刀和螺紋刀等（見圖1）。

1.2車刀切削部分的材料

在車削過程中，車道的切削部分是在較大的切削抗力、較高的切削溫度和劇烈的摩擦條件下進行工作的。車刀壽命的長短和切削效率的高低首先決定于車道切削部分的材料是否具備優良的切削性能。常用刀具材料如下：①高速鋼刀具。②硬質合金刀具。③陶瓷刀具。④涂層刀具。

1.3車刀的幾何形狀

車刀由刀柄和刀體組成。刀柄是刀具的加持部分；刀體是車刀的切削部分，它又由“三面兩刃一尖”一般的刀具（即前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、刀尖）組成，具體結構如圖2所示。

前刀面是切屑流經過的表面。

主后刀面是與工件切削表面相對的表面。

副后刀面是與工件已加工表面相對的表面。

主切削刃是前刀面與主后刀面的交線，擔負主要的切削工作。

副切削刃是前刀面與副后刀面的交線，擔負少量的切削工作，起一定的修光作用。

2.數控刀具的選擇

刀具的選擇是數控加工工藝中的重要內容之一，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響零件的加工質量。刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態下進行的。應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。

因為數控機床與普通機床相比，其主軸轉速及范圍比較高，并且主軸輸出功率較大，所以對數控加工刀具的提出了更高的要求，與傳統加工方法相比，要求精度高、剛性好、強度大、耐用度高，而且要求安裝調整方便，尺寸穩定。這就要求刀具的幾何參數標準化、系列化，結構合理。

刀具的幾何參數除具有幾何角度外，還包括前刀面形式和切削刃形狀等。刀具切削部分的主要角度如圖3所示。

（1）前角和前刀面形狀的選擇。前角的選擇應考慮“銳中求固”的原則。工件材料的強度、硬度較低時，選用較大前角；反之，選用較小的前角。車削脆性材料時，為了避免崩刀一般應選用較小的前角，但不宜選用負前角。

（2）后角的選擇。粗加工時以確保刀具強度為主，應取較小的后角（4°～6°）；精加工時以保證加工表面質量為主，一般取8°～12°。工件材料硬度高、強度大或者加工脆性材料時取較小后角，反之后角可取大點。

（3）主偏角的選擇。加工高硬度的材料宜取較小的主偏角；工藝系統剛性較好時，減小主偏角可提高刀具壽命；剛性不足時，應取較大的主偏角，以減小徑向阻力，減少振動。

（4）負偏角的選擇。負偏角的合理數值首先應滿足加工表面質量要求，在考慮刀尖強度和散熱體積。一般刀具的負偏角在不引起振動的情況下可選取較小的數值。

（5）過渡刃的選擇。刀尖處磨有過渡刃后，則能顯著地改善刀尖的切削性能，提高刀具壽命。

4.結束語

數控機床在生產實際中的應用越來越廣泛，已經形成了量化生產線，數控加工刀具的選擇已經成為數控加工中的關鍵問題之一。所以，操作人員必須熟悉刀具的選擇方法，充分發揮數控機床的優點，從而保證零件的加工質量和加工效率，提高企業的經濟效益和生產水平。

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