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簡析數（shù）控機（jī）床刀具選擇和合理使用

2018-7-11 來源（yuán）：-- 作者：--

　　數控加工刀具必須適應（yīng）數控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般應包括（kuò）通用刀具、通用連（lián）接刀柄及少量專用刀（dāo）柄。刀柄要聯接刀具並裝在機床動（dòng）力頭上，因此已逐漸標準化和係列化。

　　數控刀具的分類有多種方法。

　　根據刀具結構可（kě）分為：①整體式;②鑲嵌式，采用焊接或機夾式聯接，機夾式又可分為不轉位和（hé）可（kě）轉位兩（liǎng）種;③特殊型式，如複合式刀具、減震式刀具等。

　　根據製造（zào）刀具所用的材料可分為：①高速鋼刀（dāo）具;②硬（yìng）質合金刀具;③金剛石刀具;④其他材料刀具，如立方氮化硼（péng）刀具、陶（táo）瓷刀具等。

　　從切削工藝（yì）上可分為：①車削刀具，分外圓、內孔、螺紋、切割刀具等多（duō）種;②鑽削刀具，包括鑽（zuàn）頭、鉸刀（dāo）、絲錐等;③鏜削（xuē）刀具;④銑削刀具等。

　　為了適應數（shù）控機床對刀具耐用、穩定、易（yì）調、可換等（děng）的要求，近幾年（nián）機夾式可轉位刀具得到廣泛（fàn）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（zǒng）數的80～90.

　　數控刀具與普通機（jī）床上所用的刀具相比，有許多不同的要（yào）求（qiú），主要有以下特點：①剛性好(尤其是粗加工（gōng）刀具)、精度高、抗振及（jí）熱（rè）變形（xíng）小;②互換（huàn）性好，便（biàn）於快速換刀（dāo）;③壽命高，切削性（xìng）能（néng）穩定、可靠;④刀具的尺寸便於調整，以減少換（huàn）刀調整時間;⑤刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利於切屑的排除;⑥係列化、標準化，以利於編程和刀具管理。

　　刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態下進行（háng）的。應根據機床的加工能力、工件材（cái）料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關（guān）因（yīn）素正確選用刀具（jù）及刀（dāo）柄。

　　刀具選（xuǎn）擇總的（de）原則是：安裝調整方便、剛性（xìng）好、耐用度和精度高。在滿足加工要（yào）求的前提（tí）下（xià），盡量選（xuǎn）擇較（jiào）短的（de）刀柄，以提高刀具加工的剛性。選取（qǔ）刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表麵尺（chǐ）寸相（xiàng）適（shì）應。生產中（zhōng），平麵零件周邊輪廓的（de）加工，常采用立銑刀;銑削平麵時，應選硬質合金刀片銑刀（dāo）;加工凸（tū）台、凹槽時，選高速鋼（gāng）立銑刀;加工毛坯表麵或粗加工孔時（shí），可（kě）選取鑲硬質（zhì）合金刀片的玉（yù）米（mǐ）銑刀;對一些立體型麵和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀（dāo）。

　　在進行自由曲麵(模（mó）具（jù）)加工時，由於球頭（tóu）刀具的端部切削速度為零，因（yīn）此，為保證加工精（jīng）度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭常用於（yú）曲麵的（de）精加工。而平頭刀具在表麵加工質量和切削效率方麵都優於球頭刀，因此，隻要在保證不過切的前提下，無論是曲麵的粗加（jiā）工還是精加工，都應優先選擇平頭刀。

　　另外，刀具（jù）的耐用度和精度與（yǔ）刀具價格關係極大，必須引起注意的是，在大多數情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成（chéng）本，但由（yóu）此（cǐ）帶來的（de）加工質量和加工效率的提高，則可（kě）以使整個加工（gōng）成本大大（dà）降低（dī）。

　　在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標（biāo）準刀柄，以便使鑽、鏜、擴、銑削等工序（xù）用的標準（zhǔn）刀具迅速、準確（què）地裝到機床主（zhǔ）軸或刀庫（kù）上去。編程人員（yuán）應（yīng）了解（jiě）機床上所（suǒ）用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整範圍，以便在編程時確（què）定（dìng）刀具的徑（jìng）向和軸向尺（chǐ）寸。目前（qián）我國（guó）的加工中心采用TSG工具係（xì）統，其刀柄有直柄(3種規格（gé）)和錐柄(4種規格)2種，共包括16種不同用途的刀柄。

　　在經濟型數控機床的（de）加工過程（chéng）中，由於刀具（jù）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（cǐ），必須合理安排刀具（jù）的排列順序。一般應遵循以下原則（zé）：①盡量減少刀具數量;②一把刀具裝夾後，應完成其所能進行的所有加工步驟;③粗精加工的刀具應分（fèn）開使用，即使是相同尺寸規格的刀具;④先銑後鑽;⑤先（xiān）進行曲麵精加工，後（hòu）進行二維（wéi）輪廓精加工;⑥在可能的情況下，應盡（jìn）可能利用（yòng）數控機床的自動換刀功能（néng），以提高生產效率等。

　　合理選擇（zé）切削用（yòng）量的原則是：粗加工時，一般以提高生（shēng）產率為主，但也應考慮經濟性（xìng）和加工成本;半精加工和精加工時，應在（zài）保證加工（gōng）質量的（de）前提下，兼顧切削效（xiào）率、經濟性和加工成本。具體數（shù）值應根據機床說明書（shū）、切削用量手冊，並結合（hé）經驗而定。

　　具體要考慮以下幾個因（yīn）素：①切（qiē）削深度t.在機床、工件和刀具剛度允許（xǔ）的情況下，t就等於加工（gōng）餘量，這是提高生產率的一（yī）個有效措施。為了保證零件的加工精度和（hé）表麵粗糙度，一般應留一定的餘量進行精加（jiā）工（gōng）。數（shù）控機床的精加工（gōng）餘量可略小（xiǎo）於普通機床.②切削寬度L.一（yī）般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比（bǐ）。經濟型數控機床的加工過程（chéng）中，一（yī）般L的取（qǔ）值範圍為：L=(0.6～0.9)d.③切削速度v.提高v也是提高（gāo）生產（chǎn）率的一個措施，但（dàn）v與刀具（jù）耐用度的關係比較密切。隨著v的（de）增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決於刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關係，例如用立（lì）銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時，v可采用8m/min左右;而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時（shí），v可選200m/min以上。④主（zhǔ）軸轉速n(r/min)。主軸轉速一般根據切削速度v來選定（dìng）。計算公（gōng）式（shì）為：v=nd/1000.數控機床的控（kòng）製麵板上（shàng）一般備（bèi）有主軸轉（zhuǎn）速修調(倍率)開關，可在加工過程中對主軸轉（zhuǎn）速進行整倍（bèi）數調整。⑤進給速度vF.vF應根據零件的加工精度和表麵粗糙度要求以及刀（dāo）具和工（gōng）件材料來（lái）選擇（zé）。vF的增加也可以提高（gāo）生產效率。加工表麵粗糙度要求低時，vF可選擇得大些。在加工過（guò）程中，vF也可通過機床控製麵板上的修調開關進行人工調整，但是最大進給速度要受到設備剛度（dù）和進給係統性能等的限製。

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