探討機(jī)械數(shù)控加工過程刀具的應(yīng)用

李玉龍

（湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128）

0 引言

在機(jī)械數(shù)控加工中，影響刀具應(yīng)用效果的主要因素有刀具類型、刀具研磨以及刀具使用壽命等。要想獲得最為理想的加工效果，就需要根據(jù)具體的加工內(nèi)容、加工要求等合理選擇最合適的刀具，如此才能保證產(chǎn)品加工質(zhì)量。下面結(jié)合實(shí)際，就刀具在機(jī)械數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用做具體分析。

1 機(jī)械數(shù)控加工中刀具使用要求分析

1.1 刀具剛性

刀具是機(jī)械數(shù)控加工中的一項(xiàng)重要工具，承擔(dān)著切削、加工等重要責(zé)任。在機(jī)械數(shù)控加工中選擇與應(yīng)用刀具時(shí)，必須保證刀具的剛性滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，以免刀具在加工過程中出現(xiàn)傾斜、振動(dòng)等問題，避免整個(gè)機(jī)械數(shù)控加工過程受到影響[1]。

1.2 刀具壽命

除了刀具要有較強(qiáng)的剛性外，刀具的使用壽命也是必須要考慮的一項(xiàng)因素。一般來說，要想盡可能降低產(chǎn)品加工成本，提高數(shù)控加工經(jīng)濟(jì)效益，就需要選用具有較長使用壽命的刀具，從而減少刀具的維修與更換次數(shù)，達(dá)到降低經(jīng)濟(jì)成本、提高經(jīng)濟(jì)收益的目的[2]。

1.3 刀具的精密性

在選用刀具時(shí)也需要對(duì)刀具的精準(zhǔn)性進(jìn)行考慮，要選擇具有較高加密精度的刀具，這樣才能保障產(chǎn)品的加工質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。在選用刀具時(shí)有關(guān)人員需要對(duì)幾種類型的刀具進(jìn)行精密度檢測(cè)，通過檢測(cè)選出性能質(zhì)量最優(yōu)的刀具，以保證最終的加工效果能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

1.4 刀具材質(zhì)

在選擇與應(yīng)用刀具時(shí)要根據(jù)機(jī)械數(shù)控加工特點(diǎn)、加工要求等合理選擇合適材質(zhì)的刀具。如對(duì)一般的切削加工作業(yè)可選擇合金刀，對(duì)在有特殊要求或情況的加工作業(yè)中可選用涂層的刀具和高速鋼刀具的材料。在選擇刀具時(shí)要盡可能避開一些可能產(chǎn)生偏位、斷刀等問題的刀具，要保證刀具選擇的科學(xué)性與合理性，要確保刀具能在機(jī)械數(shù)控加工中發(fā)揮出最大的作用[3]。

2 機(jī)械數(shù)控加工中刀具的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 精密切屑加工

在機(jī)械數(shù)控加工中，刀具起著至關(guān)重要的作用，如在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行精密切削加工時(shí)，就需要通過操作刀具讓材料產(chǎn)生滑移、擠壓以及斷裂，最終達(dá)到加工目的。在加工過程中若能合理控制、科學(xué)操作刀具，工業(yè)產(chǎn)品的加工精度能達(dá)到0.1微米以下。在精密切削加工過程中，刀具切削刃的刃口圓弧承擔(dān)主要的切削功能，在加工過程中能否從加工材料上切下切屑，主要取決于刀具刃口圓弧處被加工材料質(zhì)點(diǎn)受力情況。在應(yīng)用高精度刀具對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工時(shí)，需仔細(xì)檢查刀具精密度以及運(yùn)行狀態(tài)，確保刀具不存在故障。另外，在正式加工過程中對(duì)溫度、剛度等參數(shù)進(jìn)行控制，從而保證產(chǎn)品加工精度能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。

2.2 微細(xì)加工

在機(jī)械數(shù)控加工中元器件的微細(xì)加工也主要是通過刀具完成。以刀具為基礎(chǔ)的微細(xì)加工似乎能在狹小的空間內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，并且在加工過程中也不會(huì)受到工作對(duì)象、工作環(huán)境等的干擾，可有效保障產(chǎn)品加工精度。運(yùn)用刀具對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行微細(xì)加工時(shí)，需要高度重視晶粒子在整個(gè)加工過程中的作用。在進(jìn)行切削加工時(shí)，因?yàn)楣ぜ某叽绫容^小，因此剛度、強(qiáng)度也相對(duì)較低，這就要求操作人員在操作時(shí)要合理控制吃刀量，避免工件受損。在切削時(shí)也需要對(duì)工件表面切除層厚度進(jìn)行控制，要保證工件加工精度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。在對(duì)工件進(jìn)行切削加工時(shí)，切削力要超過晶體內(nèi)部非常大的原子、分子的結(jié)合力，并且根據(jù)具體的切削加工要求適當(dāng)提高刀刃承受的切應(yīng)力。

3 機(jī)械數(shù)控加工中刀具優(yōu)化應(yīng)用措施

3.1 做好刀具應(yīng)用技術(shù)提升

盡管近年來刀具的制作技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)都在不斷發(fā)展進(jìn)步，刀具應(yīng)用效果明顯提升，但與發(fā)達(dá)國家相比，我國機(jī)械數(shù)控加工中刀具的應(yīng)用技術(shù)還有很大提升空間。在新的發(fā)展時(shí)期，相關(guān)企業(yè)與部門要能結(jié)合時(shí)代特征、根據(jù)產(chǎn)業(yè)與行業(yè)發(fā)展需求進(jìn)一步優(yōu)化刀具制造與應(yīng)用技術(shù)，提升刀具應(yīng)用水平。具體可順應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求，運(yùn)用現(xiàn)代科技優(yōu)勢(shì)將刀具加工技術(shù)體系進(jìn)行優(yōu)化，于刀具加工體系中科學(xué)引進(jìn)電子信息技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，利用這些先進(jìn)的科技手段提高刀具加工精度，提升刀具在應(yīng)用過程中的自動(dòng)化與智能化水平，讓刀具得到更充分合理地使用[5]。

3.2 做好刀具研磨處理

研磨刀具主要是將刀具上因?yàn)槭褂枚霈F(xiàn)磨損的部位去除，讓刀具重新恢復(fù)良好性能。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，刀具在使用過程中都會(huì)出現(xiàn)一定程度的磨損，且刀具的磨損程度與使用時(shí)間成正比，使用時(shí)間越長的刀具，它的磨損問題也會(huì)更加嚴(yán)重。刀具的磨損問題會(huì)影響刀具精度與加工效率，同時(shí)也會(huì)影響加工能耗。這是因?yàn)楫?dāng)?shù)毒叱霈F(xiàn)較為嚴(yán)重的磨損后，刀具與加工元器件之間的摩擦力也就會(huì)更大，隨著摩擦力的變化，加工速度隨之減緩，加工能耗也明顯上升。

此外經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一些刀具在出現(xiàn)磨損問題后還會(huì)引起刀具孔壁質(zhì)量與孔位位置改變，進(jìn)而大大降低產(chǎn)品加工精度，使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。鑒于此，在將刀具應(yīng)用于機(jī)械數(shù)控加工時(shí)就必須重視與做好刀具的磨損處理，根據(jù)刀具的磨損程度對(duì)刀具進(jìn)行研磨，將刀具上薄厚不同的磨損層去除，以此提高刀具的鋒利度，提高刀具加工速度與加工精度。在對(duì)刀具進(jìn)行研磨處理時(shí)需要注意：研磨次數(shù)需科學(xué)合理，不能出現(xiàn)過度研磨問題，如果研磨過度會(huì)直接導(dǎo)致刀具變薄，使用壽命縮短，進(jìn)而造成機(jī)械加工成本增加，經(jīng)濟(jì)收益下降。在研磨過程中需先對(duì)刀具的實(shí)際磨損情況做詳細(xì)價(jià)差與分析，根據(jù)刀具的實(shí)際情況把控好研磨的質(zhì)量和次數(shù)，避免切削刀具的二次損傷[6]。

3.3 做好鉆孔檢查與處理

在機(jī)械數(shù)控加工中使用刀具時(shí)還應(yīng)對(duì)鉆孔質(zhì)量做嚴(yán)格管理，通過提高鉆孔質(zhì)量來提升刀具的應(yīng)用效果。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，機(jī)械數(shù)控加工環(huán)節(jié)中的鉆孔位置、孔壁粗糙程度以及孔洞周圍的毛刺情況等都會(huì)對(duì)刀具的切削速度、切削精度等產(chǎn)生一定影響，為此在加工期間要能根據(jù)相關(guān)圖紙以及要求合理控制鉆孔質(zhì)量，從而保證刀具切削加工的順利完成。具體的鉆孔質(zhì)量控制措施如：在每次結(jié)束鉆孔后都安排專業(yè)技術(shù)人員依照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鉆孔進(jìn)行檢查，查明孔洞內(nèi)部是否光滑、孔洞周圍是否有過多毛刺等，進(jìn)而推斷出刀的平面光滑度是否正常，刀的鋒利程度是否正常等，判斷出是否需要對(duì)刀具進(jìn)行研磨處理以及需研磨多少次等。

一般來說，鉆削的切削力是否平衡都取決于刀具的運(yùn)行狀態(tài)是否正常，如果刀具在加工過程中出現(xiàn)異常使元器件受損，那么鉆削的切削力就無法達(dá)到平衡，并且還會(huì)狐仙其它的質(zhì)量問題，如毛刺、切削偏位等。因此在使用刀具進(jìn)行加工時(shí)必須提前仔細(xì)檢查刀刃狀態(tài)是否良好，如果刀刃存在問題就需及時(shí)對(duì)刀刃進(jìn)行處理，要讓刀具保持良好的工作狀態(tài)。在刀具加工過程中如果出現(xiàn)精度偏差等問題，就需要及時(shí)查明誤差原因，借助增量動(dòng)態(tài)模型，并基于溫度、振動(dòng)頻次等參數(shù)找到誤差來源，明確刀具與加工誤差之間的關(guān)系，在此處上對(duì)刀具加工參數(shù)等進(jìn)行調(diào)整，讓刀具加工精度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4 其它優(yōu)化措施

在將刀具應(yīng)用于機(jī)械數(shù)控加工時(shí)，可運(yùn)用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)刀具的運(yùn)作過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與調(diào)控，讓刀具加工規(guī)程得到規(guī)范與優(yōu)化[7]。

4 結(jié)語

綜上所述，刀具在機(jī)械數(shù)控加工中發(fā)揮著重要作用，優(yōu)化刀具應(yīng)用對(duì)于提升機(jī)械數(shù)控加工精度、加工進(jìn)度，降低機(jī)械數(shù)控加工成本等具有重要意義。近些年來，我國機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)飛速發(fā)展，刀具應(yīng)用效果也不斷優(yōu)化，但與此同時(shí)，刀具在使用過程中也還存在一些問題。鑒于此，需結(jié)合時(shí)代特征，進(jìn)一步加大對(duì)刀具的研究與優(yōu)化，讓刀具在機(jī)械數(shù)控加工中發(fā)揮出更大的作用。