简析数控机床刀(dāo)具选择和合理(lǐ)使用(yòng)

    数控加工刀(dāo)具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用(yòng)刀(dāo)具、通用(yòng)连接刀(dāo)柄及少量专用(yòng)刀(dāo)柄。刀(dāo)柄要联接刀(dāo)具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。

　　数控刀(dāo)具的分(fēn)类有(yǒu)多(duō)种方法。

　　根据刀(dāo)具结构可(kě)分(fēn)為(wèi)：①整體(tǐ)式;②镶嵌式，采用(yòng)焊接或机夹式联接，机夹式又(yòu)可(kě)分(fēn)為(wèi)不转位和可(kě)转位两种;③特殊型式，如复合式刀(dāo)具、减震式刀(dāo)具等。

　　根据制造刀(dāo)具所用(yòng)的材料可(kě)分(fēn)為(wèi)：①高速钢刀(dāo)具;②硬质合金刀(dāo)具;③金刚石刀(dāo)具;④其他(tā)材料刀(dāo)具，如立方氮化硼刀(dāo)具、陶瓷刀(dāo)具等。

　　从切削工艺上可(kě)分(fēn)為(wèi)：①車(chē)削刀(dāo)具，分(fēn)外圆、内孔、螺纹、切割刀(dāo)具等多(duō)种;②钻削刀(dāo)具，包括钻头、铰刀(dāo)、丝锥等;③镗削刀(dāo)具;④铣削刀(dāo)具等。

　　為(wèi)了适应  数控机床  对刀(dāo)具耐用(yòng)、稳定、易调、可(kě)换等的要求，近几年机夹式可(kě)转位刀(dāo)具得到广泛的应用(yòng)，在数量上达到整个数控刀(dāo)具的30～40，金属切除量占总数的80～90.

　　数控刀(dāo)具与 普通机床 上所用(yòng)的刀(dāo)具相比，有(yǒu)许多(duō)不同的要求，主要有(yǒu)以下特点：①刚性好(尤其是粗加工刀(dāo)具)、精度高、抗振及热变形小(xiǎo);②互换性好，便于快速换刀(dāo);③寿命高，切削性能(néng)稳定、可(kě)靠;④刀(dāo)具的尺寸便于调整，以减少换刀(dāo)调整时间;⑤刀(dāo)具应能(néng)可(kě)靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除;⑥系列化、标准化，以利于编程和刀(dāo)具管理(lǐ)。

　　刀(dāo)具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能(néng)力、工件材料的性能(néng)、加工工序、切削用(yòng)量以及其它相关因素正确选用(yòng)刀(dāo)具及刀(dāo)柄。

　　刀(dāo)具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用(yòng)度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀(dāo)柄，以提高刀(dāo)具加工的刚性。选取刀(dāo)具时，要使刀(dāo)具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用(yòng)立铣刀(dāo);铣削平面时，应选硬质合金刀(dāo)片铣刀(dāo);加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀(dāo);加工毛坯表面或粗加工孔时，可(kě)选取镶硬质合金刀(dāo)片的玉米铣刀(dāo);对一些立體(tǐ)型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用(yòng)球头铣刀(dāo)、环形铣刀(dāo)、锥形铣刀(dāo)和盘形铣刀(dāo)。

　　在进行自由曲面(模具)加工时，由于球头刀(dāo)具的端部切削速度為(wèi)零，因此，為(wèi)保证加工精度，切削行距一般采用(yòng)顶端密距，故球头常用(yòng)于曲面的精加工。而平头刀(dāo)具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀(dāo)，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀(dāo)。

　　另外，刀(dāo)具的耐用(yòng)度和精度与刀(dāo)具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多(duō)数情况下，选择好的刀(dāo)具虽然增加了刀(dāo)具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可(kě)以使整个加工成本大大降低。

　　在  加工中心 上，各种刀(dāo)具分(fēn)别装在刀(dāo)库上，按程序规定随时进行选刀(dāo)和换刀(dāo)动作。因此必须采用(yòng)标准刀(dāo)柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用(yòng)的标准刀(dāo)具迅速、准确地装到机床主轴或刀(dāo)库上去。编程人员应了解机床上所用(yòng)刀(dāo)柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀(dāo)具的径向和轴向尺寸。目前我國(guó)的加工中心采用(yòng)TSG工具系统，其刀(dāo)柄有(yǒu)直柄(3种规格)和锥柄(4种规格)2种，共包括16种不同用(yòng)途的刀(dāo)柄。

　　在经济型数控机床的加工过程中，由于刀(dāo)具的刃磨、测量和更换多(duō)為(wèi)人工手动进行，占用(yòng)辅助时间较長(cháng)，因此，必须合理(lǐ)安排刀(dāo)具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀(dāo)具数量;②一把刀(dāo)具装夹后，应完成其所能(néng)进行的所有(yǒu)加工步骤;③粗精加工的刀(dāo)具应分(fēn)开使用(yòng)，即使是相同尺寸规格的刀(dāo)具;④先铣后钻;⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工;⑥在可(kě)能(néng)的情况下，应尽可(kě)能(néng)利用(yòng)数控机床的自动换刀(dāo)功能(néng)，以提高生产效率等。

　　合理(lǐ)选择切削用(yòng)量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率為(wèi)主，但也应考虑经济性和加工成本;半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具體(tǐ)数值应根据机床说明书、切削用(yòng)量手册，并结合经验而定。

　　具體(tǐ)要考虑以下几个因素：　　①切削深度t.在机床、工件和刀(dāo)具刚度允许的情况下，t就等于加工余量，这是提高生产率的一个有(yǒu)效措施。為(wèi)了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可(kě)略小(xiǎo)于普通机床。　　②切削宽度L.一般L与刀(dāo)具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控机床的加工过程中，一般L的取值范围為(wèi)：L=(0.6～0.9)d.　　③切削速度v.提高v也是提高生产率的一个措施，但v与刀(dāo)具耐用(yòng)度的关系比较密切。随着v的增大，刀(dāo)具耐用(yòng)度急剧下降，故v的选择主要取决于刀(dāo)具耐用(yòng)度。另外，切削速度与加工材料也有(yǒu)很(hěn)大关系，例如用(yòng)立铣刀(dāo)铣削合金刚30CrNi2MoVA时，v可(kě)采用(yòng)8m/min左右;而用(yòng)同样的立铣刀(dāo)铣削铝合金时，v可(kě)选200m/min以上。　　④主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度v来选定。计算公式為(wèi)：v=nd/1000.数控机床的控制面板上一般备有(yǒu)主轴转速修调(倍率)开关，可(kě)在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。　　⑤进给速度vF.vF应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀(dāo)具和工件材料来选择。vF的增加也可(kě)以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时，vF可(kě)选择得大些。在加工过程中，vF也可(kě)通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，但是大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能(néng)等的限制。