浅议数控机床刀具的选择与应用

李淑静

【摘 要】本文根据数控机床的刀具性能要求来进行了数控机床刀具选择和应用的探讨，希望可以让数控机床的零件符合标准，发挥最大的作用。数控机床使用的刀具对其性能具有一些要求性，必须得是满足这些要求的刀具才能够将数控机床的作用发挥出来。数控使用的刀具除了要有非常高的精度之外，对其刚度、耐用度等都有很高的要求，而且必须是尺寸稳定，便于装卸的刀具，所以制作刀具的材料也有要求。

【关键词】数控刀具；类型；选择；应用

1.数控刀具的分类

1.1数控刀具结构

（1）整体式：刀具为一体，由一个胚料制造而成，不分体。

（2）镶嵌式：采用焊接或机夹式联接，机夹式又可分为不转位和可转位两种。

（3）特殊型式：如复合式刀具、减震式刀具等。

1.2制造刀具所用的材料

（1）高速钢刀具：有足够的强度和韧性，有较好的工艺性。目前高速钢作为主要的刀具材料已经被较为广泛的的应用于各种铣刀、丝锥、钻头等刀具的加工。

（2）硬质合金刀具：与高速钢刀具相比硬度高、耐磨性好、耐热性高、允许的切削速度比高速钢高5-10倍。因此常用于高速的切削加工，例如加工中心中的大进给、小切深、无切削液的精加工。

（3）金刚石刀具：耐磨性好摩擦系数是目前最小的。但由于其硬度较高，不能加工成任意的形状，因此主要用于磨削类刀具，如金刚石砂轮等。同时由于金刚石会与某些材料发生化学反应，在加工中需特别注意。

（4）其他材料刀具：如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。

（5）涂层刀具：通过化学或物理方法在表面涂覆一层耐磨性好的难熔金属化合物。如 TiC涂层、TiN涂层、Al2O3，涂层、TiN和TiC复合涂层。

2.刀具选择应考虑的主要因素

（1）被加工工件的材料、性能：金属、非金属，强度、刚度、塑性、韧性及耐磨性能等。

（2）加工工艺的类别。车削、钻削、铣削、磨削等。

（3）加工阶段粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。

（4）加工的几何形状、加工余量、零件的技术指标。

（5）刀具能承受的切削用量。

3.数控加工刀具的选择

3.1数控加工中，由于铣床、加工中心类机床工艺能力强大，刀具种类繁多，因此铣刀类型的选择非常重要

常用的铣刀种类有平底立铣刀、端铣刀、球头刀、环形刀，鼓形刀和锥形刀等，功能也各不相同。选取铣刀时要求刀具的尺寸与劝口工工件的尺寸和形状相适应。在铣刀选择时应注意以下几点：

（1）毛坯面加工为防止因毛坯表面硬化层和夹沙现象而引起刀具快速磨损，应选用合适的硬质合金刀具进行铣削加工，以提高生产效率。

（2）平面加工铣削平面时，常采用锒齿可转位硬质合金刀片的面铣刀和立铣刀。精铣平面时因加工表面材质不均匀，选择直径小些的铣刀，以减小切削扭矩；精铣时，铣刀直径应大些，最好能包容加工面的宽度，以提高切削效率和保证加工精度。加工余量较小且表面质量要求较高时，可采用立方氮化硼刀片的面铣刀。

（3）平面零件周边的轮廓加工常采用立铣刀，铣刀半径应小于工件轮廓的最小凹圆弧半径，以免造成铣不净的“死角”。

（4）凸台或凹槽的加工加工只有凹槽时，通常采用键槽铣刀。精度要求较高的凹槽内表面可使用直径比槽宽略小的键槽铣刀，先铣削槽的中间部分再采用刀具补偿 （如G41、G42）功能，铣削槽的两側。

（5）特殊成型面的加工对于一些批量生产的特定工件或加工内容，为提高成产效率，可专制造成型铣刀，如圆弧面、内凹槽、特形孔或台阶。

3.2进行刀具选择的时候，需要对刀具的尺寸以及加工工件表面尺寸进行筛选

进行生产时，用立铣刀来对平面零件的周围轮廓进行加工；用合金刀片铣刀来对平面加工，凹台和凹槽则是用速钢立铣刀来进行；使用合金刀片的玉米铣刀对毛坯表面进行加工；立体型面及变斜角轮廓需要用球头铣刀、环形铣刀等。

3.3球头刀具一般是在曲面精工的时候使用，在进行自由曲面加工的时候，可以借助球头刀具顶部的零切削速度来确保加工的精度

平头刀具具有较好的切割质量和效率，所以只要不会过切，在曲面的粗加工和精加工中，使用平头刀是比较好的选择。此外，刀具价值影响着刀具的闹用度和精度，通常价格高昂的刀具，其成本也比较高，加工质量比较好，可以提升加工效率和质量，间接的降低了成本。

3.4不同的加工阶段使用不同的刀具

在粗加工的时候，主要是进行去除余量的工作，所以要求刀具的刚性、精度比较高；半精加工和精加工的时候，就是一质量为主要的保证前提，所以要求刀具的精度较高。粗加工使用低精度刀具，精加工使用高精度刀具。要是粗加工和精加工都选择同样的刀具，可以使用精加工使用后淘汰的刀具，粗加工对精度要求不高，精加工的刀具在使用后会有一定的磨损，精度有所降低，这样一来就能够减少加工成本。

3.5一般的经济型数控机床，部分工作都是有人工完成的，像是磨刀刃、测量、刀具更换等等，需要比较多的时间来完成，所以需要对刀具的安排合理化

（1）刀具数量要少。

（2）没把刀具在安装后，都应该将其需要使用的部位加工完成。

（3）粗加工和精加工刀具要分开。

（4）先铣后钻，先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工。

（5）尽量减少手工换刀的工序，这样可以保证生产效率。

3.6选择刀具的时候要依照其寿命来进行挑选

（1）考虑成本、刀具复杂度、工艺需求。

（2）高精度和复杂的刀具其使用期限应该要高于单刃刀具。

（3）机夹刀具的寿命可以选择短一些的，确保生产效率。

（4）对于装刀、换刀、凋刀比较复杂的多刀机床、组合床与自动化加工刀具，刀具寿命应选高些，尤其要保证刀具可靠性。

（5）对于大件的精加工要尽量减少加工途中换刀的情况，选择刀具的寿命要考虑到零件精度和表面粗糙度。

4.数控刀具的要求比普通机床刀具要求有所区别

第一，数控刀具要求刀具的刚性好、精度高、具有抗振和稳定的抗热性，能够在生产中快速的进行更换。第二，使用期限长，刀具的切割稳定。第三，刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除。第四，系列化、标准化，方便对其进行管理和编程。

5.数控机床对刀具的主要要求

首先，刀具具有良好的切削性。可以适应高速切削以及大荷载切削，刀具性能好，刚性高。其次，刀具的精度高，可以准确的进行重复定位，刀具的刀形精度高。再者，刀具种类要多，规格齐全，以适应不同的加工要求，满足生产需求。最后，工具系统完善，可以进行多种零件生产。

6.结束语

数控机床是目前制造的核心和基础，其应用范围广，在我国有着良好的发展前景，对于其刀具的正确使用研究具有非常重要的意义。进行数控编程的时候，要能够让刀具即时切换，并且定量进行切削。所以进行数控机床刀具的研究，选择正确的刀具，对于生产来说都是比较有意义的事情。 [科]

【参考文献】

[1]肖庆中.金属切削原理与刀具[M].北京：中国劳动社会保障出版杜，2001.

[2]荣瑞芳.数控加工工艺与编程[M].西安：西安电子大学出版社，2006.