刀具在機械數(shù)控加工中的合理運用

曹文聰

摘要：數(shù)控加工技術是先進制造業(yè)技術的重要組成部分，刀具的使用直接影響零件的加工質量及生產成本。在機械設計教學過程中，也需要引導學生充分認識到刀具選擇重要性，首先合理使用刀具必須對其工作原理進行充分的認識，分析其在加工中的影響因素，以確保正確使用刀具，保證數(shù)控加工的順利高效開展。本文對刀具在機械數(shù)控加工中的合理運用分析。

關鍵詞：刀具；機械數(shù)控加工；合理運用

數(shù)控技術是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中的關鍵技術，在實際應用中具有的特點有精度高以及效率高。柔性自動化以及智能化在制造業(yè)中的應用具有重要作用。刀具的使用直接影響零件的加工質量及其生產成本，刀具的合理使用是數(shù)控編程研究的熱點問題，因此在教學過程中也就需要提高學生對這一方面的重視。

一、機械數(shù)控加工的發(fā)展及刀具選擇

數(shù)控機床擁有量在一定程度上反映了國家的經(jīng)濟能力，目前我國機床數(shù)控化率與西方發(fā)達國家相比存在較大差距。數(shù)控化率低等問題是實現(xiàn)我國制造業(yè)迅速發(fā)展，是當前著重考慮的問題。

（一）數(shù)控加工技術的發(fā)展

數(shù)控加工技術在制造業(yè)中的應用，主要是針對復雜零件加工創(chuàng)造的自動化加工技術。1952年世界首臺數(shù)控機床問世，自此拉開了數(shù)據(jù)加工技術發(fā)展的序幕。日本自70年代起，便開始大力開發(fā)數(shù)控加工技術及其應用，顯著提升經(jīng)濟效益。當前環(huán)境下，我國數(shù)控加工技術與世界先進水平相比仍有較大差距。多數(shù)廠家主要依靠引進國外軟件進行復雜曲面的數(shù)控加工，數(shù)控加工效率低，尚未建立較成熟的數(shù)控加工系統(tǒng)，對我國數(shù)控加工技術的發(fā)展具有一定的限制作用。

數(shù)控加工技術是機械加工現(xiàn)代化的重要基礎，易于在工廠車間實行自動化管理。有利于改善勞動條件，提高機械工作質量。顯著提升我國機械加工柔性水平以及自動化水平。在制造業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展進程中，書記孔技術以及裝備是發(fā)展的前提條件，數(shù)控加工技術發(fā)展是軍事工業(yè)的重要戰(zhàn)略技術，關系到國家的戰(zhàn)略地位。其直接影響到國家經(jīng)濟發(fā)展及綜合國力。因此在機械加工中，應該重點提高對技術方面的教學，培養(yǎng)學生的實際應用能力。

（二）數(shù)控加工中刀具的選擇

數(shù)控編程的重點也就是生產刀具軌跡。在數(shù)控加工過程中一個重要方向也就是刀具的選擇，對于產品加工質量具有直接影響作用。切削量的確定在人機交互狀態(tài)下完成，要求編程人員掌握選用切削量的基本原則。數(shù)控加工應根據(jù)機床加工能力等相關因素合理選用刀具及刀柄。要遵循安裝調整方便、精度高等原則合理選用刀具。盡量選擇刀柄較短的刀具，以提高其剛性。數(shù)控刀具具有剛性好，互換性好，壽命長，刀具尺寸便于調整等特點。應選擇刀具尺寸與被加工工件表面尺寸相適應的刀具，可選用鑲硬質合金刀片的銑刀加工毛坯表面時。

經(jīng)濟型數(shù)控加工中必須合理安排刀具的排列順序。不同精度加工刀具應分開使用，盡量利用數(shù)控機床自動換刀功能，以保證生產效率。進行加工時，要遵循先銑后鉆，首先對其實施曲面精加工，之后嚴格依照二維輪廓實施精加工。

二、刀具在機械數(shù)控加工中的應用

數(shù)控加工中對刀具剛性強度具有較高要求，因此在數(shù)控加工中可以選擇具有較高剛性刀具，如果剛性多低如果在加工中出現(xiàn)震動會加劇刀具的磨損，刀具必須嚴格按照相關標準規(guī)格進行生產，以確保刀具的質量。

（一）刀具的使用原則

鉆削指刀具在機械數(shù)控加工中的運動方式， 刀具削面會對材料產生壓力，壓力超材料強度會使材料在切削面產生分離，使被切削部分脫離形成鉆屑。鉆屑變形中受切削影響較大，刀具強度必須大于材料強度。

鋁蓋板等硬質材料會在鉆頭摩擦中產生大量切削熱。其與刀具材料接觸面積相關。因刀具加工孔數(shù)增加，導致降低加工精度降低。為減小刀具與孔壁的摩擦，UC型鉆頭得到廣泛應用。

不同類別的材料對刀具產生磨損程度不同，加工硬質材料時會使刀具產生較大磨損，以常規(guī)刀具使用方法，會導致刀具磨損嚴重，影響產品質量，對刀具的使用壽命也不利。要根據(jù)加工材料特點，實現(xiàn)其加工參數(shù)的合理設計，在刀具應用中做好保養(yǎng)工作，以免出現(xiàn)刀具在數(shù)控加工中超負荷作業(yè)。

（二）刀具的磨損原因

刀具在使用中的磨損受多種因素影響，切削面與刀具滑移摩擦導致產生較大的切削熱，多數(shù)的熱量被切削帶走，使得刀具溫度升高，從而導致刀具磨損。刀具磨損程度增加，切削熱隨之提升。導致加劇機械震動，從而造成惡性循環(huán)。刀具的磨損情況與加工材料有很大關系，加工材料硬度較大會加劇刀具的磨損。刀具磨損一定程度后，繼續(xù)使用會嚴重影響加工精度，增大斷刀率。

三、數(shù)控加工中刀具運用控制策略

刀具的磨損會導致刀具斷裂，影響機械工程質量。因此，對于數(shù)控加工中的刀具使用一定要加強控制，在機械加工實驗設計中提高對刀具加工的重視。首先對應用中到刀具磨損問題進行控制，磨損的出現(xiàn)主要是因為刀具的使用時間過長，因此需要正確判斷刀具模式情況，以能夠及時更換或者返修磨損刀具，最大化減少刀具磨損。刀具磨損的因素類型多種，可通過檢察刀具壽命表、觀察加工操作過程及加工件表面等方法判斷刀具磨損程度，從而決定刀具的更換返修。其次，還需要做好刀具的保養(yǎng)工作，在保養(yǎng)中重點是保養(yǎng)刀刃，一定要確保刀刃的鋒利，以能夠保障刀具在使用中性能良好。確保刀刃完好鋒利，才能在數(shù)控加工中保證鉆削平穩(wěn)。如刀具出現(xiàn)破損的情況，在數(shù)控加工中會引起鉆削力失衡，使加工件出現(xiàn)鉆孔粗糙等情況。第三，應合理調整刀具的參數(shù)。刀具使用一段時間后，其性能逐漸下降，應對刀具參數(shù)進行合理調整，以使舊刀具在使用中不影響數(shù)控加工精度與生產效率。刀具在研磨后，應合理選擇控制系統(tǒng)，適當調整鉆孔參數(shù)，確保其與刀具相適配。第四，完善管控體系。加強對研磨次數(shù)的管控，是控制刀具返修率的根本方法。研磨要嚴格控制返修率。如刀具需進行返修，返修刀具要為研磨次數(shù)的下次研磨刀具使用。鉆孔工作站應注意加強對出庫刀具的復檢，避免刀具的示范操作。保證刀具的合理使用，確保加工件的精度質量。

結語：數(shù)控加工是利用刀具進行零件加工的過程。合理使用刀具有利于減少生產浪費，降低生產成本，在教學過程中提升對刀具重要性的認識，更有助于提高學生對刀具的綜合認識，為學生之后參加工作提供基礎。以上本文論述了機械加工中合理使用刀具的重要性，分析了機械數(shù)控加工中道具的合理使用方法，以供參考。