數(shù)控車(chē)床加工刀具的選擇

宋慶剛

濟(jì)南鐵路高級(jí)技工學(xué)校

數(shù)控車(chē)床加工刀具的選擇

宋慶剛

濟(jì)南鐵路高級(jí)技工學(xué)校

計(jì)算機(jī)技術(shù)在飛速發(fā)展，伴隨計(jì)算機(jī)發(fā)展的數(shù)控車(chē)床也在我國(guó)機(jī)械加工行業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在加工過(guò)程中數(shù)控機(jī)床不僅解決了普通機(jī)床難以解決的許多難題，而且提高了生產(chǎn)效率和加工精度，同時(shí)為了滿足這種要求也對(duì)加工工藝和刀具設(shè)計(jì)提出了許多新的、更高的要求。為使數(shù)控車(chē)床這些先進(jìn)的設(shè)備更好地發(fā)揮作用，必須解決這些問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)幾種典型刀具加工特點(diǎn)的分析，總結(jié)出加工刀具的選擇要點(diǎn)，使用戶能夠合理經(jīng)濟(jì)地從眾多數(shù)控機(jī)床中作出選擇。

數(shù)控車(chē)床刀具

一、概述

在數(shù)控加工過(guò)程中，數(shù)控刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機(jī)床的加工方式與效率，而且還能直接影響加工質(zhì)量。自動(dòng)編程技術(shù)的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)成為可能，特別是數(shù)控系統(tǒng)電腦與數(shù)控機(jī)床的聯(lián)接，使得零件設(shè)計(jì)、制定工藝及編程的整個(gè)過(guò)程全部在計(jì)算機(jī)上完成，而且不需要輸出專門(mén)的工藝文件。

二、數(shù)控加工常用刀具的種類及特點(diǎn)

在數(shù)控車(chē)加工過(guò)程中，數(shù)控車(chē)刀具必須適應(yīng)數(shù)控車(chē)機(jī)床高速、高精度和自動(dòng)化程度比較高的特點(diǎn)，數(shù)控刀具一般包括通用刀具、少量專用刀具。系列化和標(biāo)準(zhǔn)化是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)控車(chē)加工用刀具可分為常規(guī)性刀具和標(biāo)準(zhǔn)化刀具。標(biāo)準(zhǔn)化刀具是發(fā)展方向。發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化刀具的主要有幾方面優(yōu)點(diǎn)：減少換刀具時(shí)的停機(jī)時(shí)間，提高數(shù)控車(chē)床生產(chǎn)加工效率；縮短數(shù)控車(chē)床換刀，安裝時(shí)間，提高了小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)；提高刀具的標(biāo)準(zhǔn)化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；有效地消除刀具測(cè)量誤差。

1、數(shù)控刀具的分類

根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：

整體式；鑲嵌式，復(fù)合式刀具，減震式刀具等。

根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：高速鋼刀具；硬質(zhì)合金刀具；金剛石刀具；立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。

從刀刃的數(shù)量分類：

單刃刀具：所謂的單刃刀具是指僅有一條主切削刃的刀具；

多刃刀具：所謂的多刃刀具是指具有兩條以上（含兩條）主切削刃的刀具。

數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具穩(wěn)定、耐用、易調(diào)換等的要求越來(lái)越高，為了適應(yīng)這些要求，近幾年機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀具在機(jī)械加工過(guò)程中得到廣泛的應(yīng)用，在數(shù)量上都占了很大的比例。

數(shù)控刀具一般用在高性能、高精度的數(shù)控機(jī)床上，為了取得穩(wěn)定，良好的加工效率，一般對(duì)數(shù)控刀具從設(shè)計(jì)、制造和使用都提出了比普通刀具更高的要求。數(shù)控刀具主要有以下特點(diǎn)：

1、刀具制造結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

理想的刀具結(jié)構(gòu)能比較好的提高切削效率，如硬質(zhì)合金數(shù)控車(chē)削刀具在結(jié)構(gòu)上已較多采用表面圖形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。內(nèi)孔車(chē)刀采用硬質(zhì)合金內(nèi)冷卻、模塊可換和可調(diào)式結(jié)構(gòu)，而如內(nèi)冷卻結(jié)構(gòu)，則是一般普通機(jī)床無(wú)法應(yīng)用的。

2、高精度的刀具制造質(zhì)量

為穩(wěn)定加工出高精度的零件表面，因而對(duì)刀具的表面粗糙度、尺寸公差、形位公差等方面提出了比普通刀具更嚴(yán)格的要求，特別是可轉(zhuǎn)位車(chē)刀，為確保車(chē)刀刀片刀尖在轉(zhuǎn)位后車(chē)削的重復(fù)定位精度，刀體刀槽和定位尺寸等部位的尺寸精度、表面粗糙度必須嚴(yán)格予以保證。

3、合理寬度的斷屑槽

數(shù)控機(jī)床應(yīng)用刀具對(duì)斷屑槽有嚴(yán)格的要求。加工時(shí)，刀具不斷屑就會(huì)影響機(jī)床的正常工作，數(shù)控車(chē)刀優(yōu)選了針對(duì)不同加工材料的合理斷屑槽型，使切削時(shí)能得到穩(wěn)定斷屑。

4、刀具（刀片）表面的處理

刀具（刀片）表面處理基本上采用涂層處理，由于涂層能顯著提高刀具硬度、減小摩擦、提高切削效率和使用壽命，所以在各類硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位數(shù)控刀具中占有相當(dāng)大的比例。涂層后的硬質(zhì)合金刀片還可進(jìn)行干切削，這也為保護(hù)環(huán)境實(shí)現(xiàn)綠色切削創(chuàng)造了有利條件。

三、數(shù)控加工刀具的選擇

刀具的選擇首先是在數(shù)控工藝的正確編制下進(jìn)行的。沒(méi)有正確的工藝就無(wú)法選擇正確的刀具，其次應(yīng)考慮到機(jī)床的加工能力、工件的材料和形狀、加工工序、切削用量等。

1、選擇數(shù)控刀具的原則

選擇數(shù)控刀具在滿足加工質(zhì)量的前提下主要考慮經(jīng)濟(jì)效益，即是考慮刀具的使用壽命，刀具壽命與背吃刀量，切削速度，進(jìn)給量和加工裝夾，工序有著密切關(guān)系。

在制定切削背吃刀量，切削速度，進(jìn)給量時(shí)，應(yīng)首先滿足加工質(zhì)量，再考慮刀具的經(jīng)濟(jì)性要求，較低的加工效率，較低的刀具成本不可取，同樣較高的加工效率，但是刀具使用壽命很低也是不可取的，而合理的刀具壽命則應(yīng)考慮加工效率和生產(chǎn)成本兩個(gè)因素。一般應(yīng)在充分考慮加工工藝的前提下按合理的生產(chǎn)率和合理的刀具壽命兩種因素都考慮進(jìn)去的原則來(lái)選擇數(shù)控刀具。

數(shù)控機(jī)床的加工精度要高于普通機(jī)床，同樣的與普通機(jī)床加工所用刀具相比，數(shù)控機(jī)床加工用刀具也具有了更高的要求，一：鋼性好，二：強(qiáng)度高，三：精度高，四：加工出的尺寸穩(wěn)定，五：刀具耐用度高，六：拆裝調(diào)整方便，這些條件來(lái)滿足數(shù)控機(jī)床高效率低成本的要求。

2、選擇數(shù)控車(chē)削用刀具

數(shù)控車(chē)削車(chē)刀常用的一般分普通車(chē)刀、成型車(chē)刀、機(jī)夾車(chē)刀三類。

①普通車(chē)刀。普通車(chē)刀是在普通車(chē)床上應(yīng)用最廣的一種。也是分析各類刀具的基礎(chǔ)。車(chē)刀用于各種車(chē)床上，加工外圓、內(nèi)孔、端面、螺紋、車(chē)槽等

②成型車(chē)刀。成形車(chē)刀是加工回轉(zhuǎn)體成形表面的專用刀具，其刃形是根據(jù)工件廓形設(shè)計(jì)的，可用在各類車(chē)床上加工內(nèi)外回轉(zhuǎn)體的成形表面。用成形車(chē)刀加工零件時(shí)可一次形成零件表面，操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)率高，加工后能達(dá)到公差等級(jí)IT8～I(xiàn)T10、粗糙度為10～5μm，并能保證較高的互換性。但成形車(chē)刀制造較復(fù)雜、成本較高，刀刃工作長(zhǎng)度較寬，故易引起振動(dòng)。成形車(chē)刀主要用在加工批量較大的中、小尺寸帶成形表面的零件。

③機(jī)夾車(chē)刀機(jī)夾車(chē)刀是采用普通刀片，用機(jī)械夾固的方法將刀片夾持在刀桿上使用的車(chē)刀。機(jī)夾車(chē)刀可以用于車(chē)削內(nèi)外表面，特別適合于車(chē)削各種光滑連接(凹形)的成型面。

四、結(jié)束語(yǔ)

工欲善其事，必先利其器，在機(jī)械加工中，作為機(jī)床加工的執(zhí)行者的刀具起著至關(guān)重要的作用。無(wú)論數(shù)控車(chē)床，數(shù)控銑床還有其他數(shù)控機(jī)床都必須依靠刀具才能發(fā)揮作用，離開(kāi)刀具將無(wú)法加工工件。伴隨著CNC技術(shù)的提高，數(shù)控機(jī)床設(shè)備更新?lián)Q代速度也越來(lái)越快，跟多種類，跟好性能的數(shù)控刀具也將數(shù)量越來(lái)越多，品質(zhì)越來(lái)越好，數(shù)控刀具的選擇和使用和數(shù)控機(jī)床的選擇也將同樣重要。

[1]金屬切削原理與刀具（第三版）王為建主編中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版2007年

[2]車(chē)工工藝與技能訓(xùn)練彭德蔭主編中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社2001年

[3]數(shù)控加工工藝學(xué)（第二版）韓鴻鸞主編中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社2005年