數控加工刀具的選擇

何麗麗

（開封市技師學院，河南 開封　475004）

數控加工刀具的選擇

何麗麗

（開封市技師學院，河南 開封475004）

現代制造技術的發展及數控加工設備的廣泛使用，極大地推動了切削技術的進步。隨著生產加工過程數控化和自動化的需要，對金屬切削刀具提出了高可靠度、高精度、長壽命、快速轉位更換、斷屑良好等更高要求。

數控加工；經濟型；選擇原則

自20世紀80年代以來，可轉位不重磨刀具已被各國廣泛應用，但是可轉位不重磨刀片及刀具CAD/CAM技術的應用和發展，使刀具結構設計及切削部分的形狀種類變得十分繁多，給機械加工和刀具設計人員合理選擇刀具帶來一定困難。同時，刀片型號的增加也給刀片采購和銷售帶來不便，為用戶快速、高效及正確選擇刀具增加困難。為使企業對市場需求迅速做出響應，在切削加工中，快速高效選擇刀具成為切削加工系統的客觀需求。根據不同加工特征，自動選擇所需刀具對實現高度自動化切削加工或無人加工具有十分重要的意義。

1　數控加工常用刀具的種類及特點

數控加工刀具必須適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數控刀具的分類有多種方法。根據刀具結構可分為：①整體式；②鑲嵌式，采用焊接或機夾式連接，機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種；③特殊型式，如復合式刀具，減震式刀具等。根據制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼刀具；②硬質合金刀具；③金剛石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：①車削刀具，分外圓、內孔、螺紋、切割刀具等多種；②鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；③鏜削刀具；④銑削刀具等。為了適應數控機床對刀具耐用、穩定、易調、可換等要求，近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用，在數量上達到整個數控刀具的30%～40%，金屬切除量占總數的80%～90%。

數控刀具與普通機床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點：①剛性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及熱變形小；②互換性好，便于快速換刀；③壽命高，切削性能穩定、可靠；④刀具的尺寸便于調整，以減少換刀調整時間；⑤刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除；⑥系列化，標準化，以利于編程和刀具管理。

2　數控加工刀具的選擇

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。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。

在經濟型數控加工中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則：①盡量減少刀具數量；②一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工部位；③粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規格的刀具；④先銑后鉆；⑤先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應盡可能利用數控機床的自動換刀功能，以提高生產效率等。

3　車削加工特征的刀具選擇及方法

（1）車刀選擇原則。加工特征是指零件加工過程中與該加工工序相關的加工信息集成。如外圓車削特征可包括起始直徑（加工前的零件直徑）、最小完成直徑（零件加工后允許的最小直徑）、最大完成直徑（零件加工完后允許的最大直徑）、加工長度、刀尖圓弧半徑及工件剛度等特征參數，加工特征能比較準確地描述工件的加工要求，而這些要求是選定機床、夾具、刀具及其工藝參數的前提。由于每種加工特征都需輸入多個特征參數，為使刀具選擇變得簡捷方便，這里只對各種加工特征進行定性描述。根據起始直徑和零件加工完成直徑值將車削加工分為粗加工（半精加工）和精加工兩類，根據零件剛度將其分為剛度高和剛度低兩類。綜合上述要求，將外圓車削加工分為以下四種加工特征：①車削外圓（粗切或半精切，剛度高）；②車削外圓（粗切或半精切，剛度低）；③車削外圓（精切或半精切，剛度高）；④車削外圓（精切或半精切，剛度低）。

根據上述定性描述的加工特征來選擇刀具。例如，加工特征為車削外圓（粗切或半精切，剛度高）時，因粗加工或半精加工主要是切除多余金屬，切削力較大，故應選擇穩固的刀片夾緊方式，刀尖角盡可能選擇大一些，以增加刀尖強度。由于減小主偏角會導致徑向分力Fy增大，當工藝系統的剛度較強時，可適當減小刀具主偏角。小的刀具主偏角能夠增加參與切削的切削刃長度，減少單位長度切削刃的負荷，從而提高刀具的使用壽命。

（2）刀具選擇方法。根據用戶選擇的夾緊方式確定刀具的第一號位，再根據第一號位進行第一次選擇，將符合所選夾緊方式的刀具全部選出來，程序將在此次篩選的基礎上確定第二、三、四位的代號。當用戶選擇了加工特征后，根據表中的選擇原則，對二、三、四位的相同號位進行“或”運算，不同號位進行“和”運算，從而確定刀具的前四位代號，這樣就可根據所確定的刀具代號從刀具數據庫中選擇出符合加工特征要求的刀具。

4　結語

針對現代機械加工中切削刀具種類的復雜繁多，為實現刀具牌號的快速自動查詢，設計建立了基于加工特征的刀具選擇系統。它可對目前切削加工中經常出現的各種特征進行分析，優化總結出幾種適合普通生產需求的基本特征，并對不同加工特征制定出相應的推理規則，根據用戶所選刀具的不同加工特征，觸發相應的推理規則，從而選擇出加工所需的刀具。刀具選擇系統的建立實現了在切削加工中對刀具進行快速選擇，減少人工查詢操作，節約了勞動時間，提高了生產效率。

［1］張超英.數控機床［M］.北京：化學工業出版社，2003.

［2］畢毓杰.機床數控技術［M］.北京：機械工業出版社，2013.

［3］沈建鋒.數控機床編程與操作［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2005.

Choice of NC Machining Tool

HE Li-li
（Kaifeng Technician Institute，Kaifeng，Henan 475004，China）

The development of modern manufacturing technology and the wide use of CNC machining equipment have greatly promoted the advancement of the cutting technology.With the need of production process，numerical control and automation，high reliability are put forward for metal cutting tools，high precision，long life，fast inversion replacement，such as chip breaker good higher requirements.

CNC processing；economic；selection principle

TG659

A

2095-980X（2016）07-0022-01

2016-06-18

何麗麗（1985-），女，河南開封人，大學本科，主要研究方向：機電技術教育。