数控车床加工刀具的优化改进探析

罗文深

摘 要：数控车床与普通车床相比较，其加工效率更高，且质量具有可控性，能够确保产品生产质量。然而，在加工过程中，其精确度也不可避免地会受到刀具的影响，导致工件质量不合规，增加了资本投入。因此，就需要对加工刀具进行优化与改进，以提升数控车床的加工精度与加工质量。

关键词：数控车床；加工刀具；优化改进

中图分类号：TG51 文献标识码：A

数控车床不仅能够提高产品的生产质量，而且能够控制生产成本，确保经济效益。但在实际数控车床生产过程中，其生产效率、产品质量在一定程度上受到加工刀具的影响。相对来讲，数控车床的加工刀具切削原理跟普通的车床并无差别，然而，结合数控车床的实际加工零件、车床性能，来对刀具进行有效选择，并科学地调整相关参数，是确保加工精度，提升生产效率的前提保障。本文以GSK980T经济型数控车床加工刀具为例，对其加工刀具存在的问题进行分析，并提出相应的优化改进措施，以提升刀具使用性能，确保加工精度与加工效率。

1.数控车床加工刀具应用现状

当前大部分数控车床所使用的刀具均为焊接式的合金车刀，在使用该种刀具进行产品生产加工时，由于轮轴盖零件材质为铸铁，其表面较为坚硬，因此容易导致刀尖磨损，使得被加工的轮轴盖零件表面精度受到较大影响。同时，在生产过程中，若是使用两把车刀进行，就会因反复换刀而大大延长了程序使用时间，并容易出现崩刀状况，使得刀具的使用成本增加。

2.数控车床加工刀具的优化与改进

2.1 加工刀具的有效安装

在数控车床的加工刀具安装中，若是安装位置不恰当，或是安装不牢固，会导致切削时发生振动，或致使工件表面存在振纹，容易导致刀具破损，严重影响到工作效率。因此，在安装过程中，要注意刀具的刀尖要与刀工件轴线保持等高水平。其中，精加工时，刀尖可以略低于工件轴线，而在粗加工以及车削大直径工件时，刀尖可以略高于工件轴线。同时，还要注意对车刀探出长度进行控制，以免过长而出现刚度差，使得加工件表面粗糙，或存在扎刀、打刀等问题。而刀杆底部要保持平整，且垫片前端要对齐，并用两个螺钉交替拧固的方式来确保车刀安装的稳固性。在使用机夹可转位的刀具时，要擦拭干净刀片、垫片，并用螺钉固定刀片。

2.2 加工刀具的正确选择

数控车床在加工中所使用的刀具种类较多，而为了确保刀具与车床的适应性，要选择通用化、标准化的刀具。在刀具的选择中，要保证其安装与调整的便捷性，且刃磨方便，刚度、精度较高，排屑性能好。其中，刀具的规格化与通用化能够便于刀具的高效管理，而可转位刀具能够有效增加刀具互换性。在整体式的车刀选择中，通常使用小型车刀与螺纹车刀，以及多功能车刀，且刃磨方便，抗弯与冲击韧性良好，刀口较锋利。针对焊接式车刀，该种刀具主要是将硬质的合金刀片采用焊接紧固形式，固定于刀体上，经刃磨而车刀。因此，在选用该种车刀时，要尽量选择结构简单，刚性良好，制造方便的刀具。

由于本次研究加工的产品为轮轴盖（具体如图1所示），其外形A与B已经加工完成，但内孔粗加工中产品精度较低，形状简单，需要批量生产，且使用的是GSK980T经济型数控车床，因此，数控车刀具可选择机夹可转位车刀。该种刀具的精确度较高，能够确保刀片重复定位时的精度，且定位相对方便，能够保障刀尖的位置，避免刀尖磨损时更换整个刀具。另外，在刀具优化中，可适当使用复合式夹紧结构，以便更好地适应刀架的快速移动与换位，并快速更换不同的切削部件，进行多种切削的高效加工，并确保刀具在自动切削过程中不会出现松动现象。

2.3 加工刀具的有效补偿

数控车床在更换加工對象时，需要注意刀具的有效补偿，以免对加工零件质量产生影响，并降低机床功效。在编制加工程序过程中，进行刀具的补偿调整，是提升加工质量与加工效率的基础前提。通常来讲，刀具补偿是用于补偿刀具在实际安装位置上，与理论编程位置之间的差距，在刀具有效补偿之后，更换刀具时，仅需要改变刀具的位置补偿值即可，无须再变更零件的加工程序。刀具的位置补偿，主要分为相对补偿与绝对补偿两种。一般来说刀具的位置补偿功能，主要是由程序段内的T代码来加以实现。而T代码后4位数中，前两位表示刀具号，后两位表示刀具的补偿号。实际上，刀具补偿号为刀具补偿寄存器地址号，此寄存器内包括刀具几何偏置量、磨损偏置量。在设定过程中，要结合实际生产需要及刀具性能、精度等进行调整。

2.4 加工刀具的结构优化

在数控车床的加工刀具结构优化上，要尽量少用复杂结构的刀具，以减少装夹产生的误差，进而大大提升加工表面精度及相互位置的精度。而在刀的结构上，若是将加工轮轴盖两把刀，通过合并变为一把刀，则不再需要旋转刀架。在这种过程中，刀架就能够有效减少由于刀具的磨损而降低加工精度，同时也能够避免生产中断现象的发生，避免机器故障，并降低维修难度。同时，一把刀在定位过程中，仅需要一组定位销钉，若是使用了标准刀具，在换刀时，只需要在刀尖松、紧定位螺丝上调至，而无须松紧刀架定位销钉装，及拆刀杆，避免刀架定位销钉受到损坏。

优化改进之后的刀具，主要是将两把机夹可转位车刀，合并为一把机夹刀。而刀杆在通过热处理后，用螺丝固定刀尖的A、B位置，这样一来，刀具便可以完成之前两把刀的同样工作，且方便刀具的装、卸，大大提升了生产效率。另外，该种刀具改进，能够避免加工时频繁的转换刀架，并减少了因频繁旋转刀架、换刀所导致的故障。而刀具在磨损之后，仅需要松开螺丝，通过位移或更换不重磨刀片，进行简单刀补，便可以投入生产。

结语

在数控车床加工生产中，刀具的优化改进能够有效解决批量生产时刀具存在的问题，并提升了生产效率、产品质量，缩短了停产待修时间、调试时间、刀具换刀时间，让操作者的工作强度大大降低，经济效益良好。

参考文献

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