数控车床加工刀具的选择

宋庆刚

济南铁路高级技工学校

数控车床加工刀具的选择

宋庆刚

济南铁路高级技工学校

计算机技术在飞速发展，伴随计算机发展的数控车床也在我国机械加工行业中得到越来越广泛的应用。在加工过程中数控机床不仅解决了普通机床难以解决的许多难题，而且提高了生产效率和加工精度，同时为了满足这种要求也对加工工艺和刀具设计提出了许多新的、更高的要求。为使数控车床这些先进的设备更好地发挥作用，必须解决这些问题。本文通过对几种典型刀具加工特点的分析，总结出加工刀具的选择要点，使用户能够合理经济地从众多数控机床中作出选择。

数控车床刀具

一、概述

在数控加工过程中，数控刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工方式与效率，而且还能直接影响加工质量。自动编程技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是数控系统电脑与数控机床的联接，使得零件设计、制定工艺及编程的整个过程全部在计算机上完成，而且不需要输出专门的工艺文件。

二、数控加工常用刀具的种类及特点

在数控车加工过程中，数控车刀具必须适应数控车机床高速、高精度和自动化程度比较高的特点，数控刀具一般包括通用刀具、少量专用刀具。系列化和标准化是一个发展趋势。数控车加工用刀具可分为常规性刀具和标准化刀具。标准化刀具是发展方向。发展标准化刀具的主要有几方面优点：减少换刀具时的停机时间，提高数控车床生产加工效率；缩短数控车床换刀，安装时间，提高了小批量生产的经济性指标；提高刀具的标准化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；有效地消除刀具测量误差。

1、数控刀具的分类

根据刀具结构可分为：

整体式；镶嵌式，复合式刀具，减震式刀具等。

根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石刀具；立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。

从刀刃的数量分类：

单刃刀具：所谓的单刃刀具是指仅有一条主切削刃的刀具；

多刃刀具：所谓的多刃刀具是指具有两条以上（含两条）主切削刃的刀具。

数控机床对刀具稳定、耐用、易调换等的要求越来越高，为了适应这些要求，近几年机夹式可转位刀具在机械加工过程中得到广泛的应用，在数量上都占了很大的比例。

数控刀具一般用在高性能、高精度的数控机床上，为了取得稳定，良好的加工效率，一般对数控刀具从设计、制造和使用都提出了比普通刀具更高的要求。数控刀具主要有以下特点：

1、刀具制造结构的优化

理想的刀具结构能比较好的提高切削效率，如硬质合金数控车削刀具在结构上已较多采用表面图形稳定结构。内孔车刀采用硬质合金内冷却、模块可换和可调式结构，而如内冷却结构，则是一般普通机床无法应用的。

2、高精度的刀具制造质量

为稳定加工出高精度的零件表面，因而对刀具的表面粗糙度、尺寸公差、形位公差等方面提出了比普通刀具更严格的要求，特别是可转位车刀，为确保车刀刀片刀尖在转位后车削的重复定位精度，刀体刀槽和定位尺寸等部位的尺寸精度、表面粗糙度必须严格予以保证。

3、合理宽度的断屑槽

数控机床应用刀具对断屑槽有严格的要求。加工时，刀具不断屑就会影响机床的正常工作，数控车刀优选了针对不同加工材料的合理断屑槽型，使切削时能得到稳定断屑。

4、刀具（刀片）表面的处理

刀具（刀片）表面处理基本上采用涂层处理，由于涂层能显着提高刀具硬度、减小摩擦、提高切削效率和使用寿命，所以在各类硬质合金可转位数控刀具中占有相当大的比例。涂层后的硬质合金刀片还可进行干切削，这也为保护环境实现绿色切削创造了有利条件。

三、数控加工刀具的选择

刀具的选择首先是在数控工艺的正确编制下进行的。没有正确的工艺就无法选择正确的刀具，其次应考虑到机床的加工能力、工件的材料和形状、加工工序、切削用量等。

1、选择数控刀具的原则

选择数控刀具在满足加工质量的前提下主要考虑经济效益，即是考虑刀具的使用寿命，刀具寿命与背吃刀量，切削速度，进给量和加工装夹，工序有着密切关系。

在制定切削背吃刀量，切削速度，进给量时，应首先满足加工质量，再考虑刀具的经济性要求，较低的加工效率，较低的刀具成本不可取，同样较高的加工效率，但是刀具使用寿命很低也是不可取的，而合理的刀具寿命则应考虑加工效率和生产成本两个因素。一般应在充分考虑加工工艺的前提下按合理的生产率和合理的刀具寿命两种因素都考虑进去的原则来选择数控刀具。

数控机床的加工精度要高于普通机床，同样的与普通机床加工所用刀具相比，数控机床加工用刀具也具有了更高的要求，一：钢性好，二：强度高，三：精度高，四：加工出的尺寸稳定，五：刀具耐用度高，六：拆装调整方便，这些条件来满足数控机床高效率低成本的要求。

2、选择数控车削用刀具

数控车削车刀常用的一般分普通车刀、成型车刀、机夹车刀三类。

①普通车刀。普通车刀是在普通车床上应用最广的一种。也是分析各类刀具的基础。车刀用于各种车床上，加工外圆、内孔、端面、螺纹、车槽等

②成型车刀。成形车刀是加工回转体成形表面的专用刀具，其刃形是根据工件廓形设计的，可用在各类车床上加工内外回转体的成形表面。用成形车刀加工零件时可一次形成零件表面，操作简便、生产率高，加工后能达到公差等级IT8～IT10、粗糙度为10～5μm，并能保证较高的互换性。但成形车刀制造较复杂、成本较高，刀刃工作长度较宽，故易引起振动。成形车刀主要用在加工批量较大的中、小尺寸带成形表面的零件。

③机夹车刀机夹车刀是采用普通刀片，用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上使用的车刀。机夹车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。

四、结束语

工欲善其事，必先利其器，在机械加工中，作为机床加工的执行者的刀具起着至关重要的作用。无论数控车床，数控铣床还有其他数控机床都必须依靠刀具才能发挥作用，离开刀具将无法加工工件。伴随着CNC技术的提高，数控机床设备更新换代速度也越来越快，跟多种类，跟好性能的数控刀具也将数量越来越多，品质越来越好，数控刀具的选择和使用和数控机床的选择也将同样重要。

[1]金属切削原理与刀具（第三版）王为建主编中国劳动社会保障出版2007年

[2]车工工艺与技能训练彭德荫主编中国劳动社会保障出版社2001年

[3]数控加工工艺学（第二版）韩鸿鸾主编中国劳动社会保障出版社2005年