试论数控加工工艺对刀具优化设计的影响

胡福

[摘           要]  制造业在迅速发展，数据车床开始不断普及，与传统车床不同，数控加工的效率更高，产品的质量也会得到更好的保障。如今数控加工中的各类技术在不断进步，让数控加工的速度以及进度都有明显的提升，借助人机交互，利用编程选择合适的数控加工刀具，对切削的用量进行控制，可以让数控加工的速度以及质量得到一定程度上的优化。探讨刀具优化以及改进的一些情况，结合数控加工刀具一些缺陷进行分析，提出一些优化的对策。

[关    键   词]  数控加工工艺;刀具优化设计;影响

[中图分类号]  TG659             [文献标志码]  A            [文章编号]  2096-0603（2019）16-0046-02

现阶段制作业的生产加工中，使用的多数是焊接式合金刀具，多数的刀具零件是有着一定硬度的铸铁材料，数控加工中容易导致刀具磨损，从而降低产品表面的精度，现实中数控加工还会出现车刀不断切换的情况，程序不断使用，甚至会导致崩刀，从而增加了维修成本以及刀具的成本。

一、数控加工工艺现状

数控加工就是为产品进行机械加工，在实际生产中全面借助数控技术提升生产的整体质量以及效果，让数控加工得到提升。数控加工的特点就是高精密以及高效率，在数控加工的实际开展中，借助计算机技术实现对生产过程的管控名，然后依据事前设定好的流程和模式，完成对机械产品的加工。数控加工与传统加工不同，数控加工的灵活性以及便捷性更强，在数控加工中，微电子技术迅速进步，给数控加工带来新的发展动力，将其引入数控加工中，提升了數控加工的稳定性以及高效性，在国内制造业数控加工中得到广泛应用以及认可。如今信息化技术不断进步，数控加工在国内的应用范围还会不断进步，应用范围也会不断更新。

现阶段数控加工的实际发展中也要面临诸多的问题。

1.人为因素。数控加工还是处于初级发展中，但是数控加工的实际应用范围还是非常广泛的，多数企业因为各类因素的限制，其中有客观因素，也有人为因素，导致数控加工应用设备比较陈旧，这是无法避免的;而在数控加工中若是设备陈旧，则会影响到数控加工的整体精度，进而影响到产品的质量。因此在数控加工中要安排专门的人员，定期对设备展开检查以及维护，保证数控加工的各类设备处于正常的运行状态，数控加工无论是精细加工还是粗化加工，都对设备有不同的要求，现阶段人为因素对数控加工造成的影响还是比较明显的。

2.程序编写方面的问题。在数控加工中，要借助计算机技术对这个程序进行控制，程序编写是否适当至关重要。对于程序的编写，首先是编程人员要对数控加工的指令足够熟悉以及掌握内部诸多的隐藏功能，这些都是需要严格的控制。其次是编程人员要定期接受技术的培训，因为编程技术在不断更新，数控加工方面的知识也是在不断更新，因此编程人员需要及时对自身的知识进行更新，从而对新技术不断掌握，对数控加工展开严格的控制。最后是结合实际情况展开数控加工编程。在工作中程序要体现出对数控加工的实用性，避免在数控加工中出现走空刀的现象。

3.换刀的问题。在数控加工中要对各类的刀具展开应用，在对大批量的零件进行加工的情况下，为了保证数控加工的效率以及质量，要进行简单的换刀。选择简单并且便捷的换刀方式，可以让数控加工的时间得到一定程度上的节约，同时也可以保证在数控加工中各类设备的精度不受影响，或者是尽量减少精度上的影响，对于降低数控加工的成本也是有帮助的。要想提升数控加工的整体效率，换刀方式是一定要进行考虑的，需要保证对其中的各类因素展开考虑，保证换刀的迅速和快捷。

二、数控加工中刀具优化的目标

数控加工不断被应用到制造业加工中，随着技术不断更新，制作业需要实现现代化更新，机械加工则是向着绿色化以及智能化的方向不断发展，数控加工的效率以及精度都需要不断提升。而刀具的优化是提升数控加工进度以及质量的一个重要因素，对刀具进行选择，要满足实际生产的各类参数，也就是高质量以及低能耗的数控加工。要想让生产率得到提升，就要对刀具的直径、更换刀具的频率等展开详细的考虑，防止刀具以及零件的干涉，降低成本则是需要找到更加耐磨的材质，让刀具的使用更加长久，节约维修的成本。刀具优化的目标，尽可能围绕质量、能耗、成本以及效率几个方面进行考虑[1]。

三、数控加工工艺对刀具优化设计的影响

（一）加工刀具的安装位置要适当

在数控加工的实际开展中，刀具磨损是经常遇到的一种情况，若是检查的结果出现工件表面有振纹的情况，就说明刀具安装为位置是存在问题的。刀具位置直接影响到加工的质量和进度。因此要对刀具位置进行严格的控制，刀尖以及工件轴线需要保证位置适当[2]，否则就会导致在切削的时候出现振动，从而让刀具受到损伤，对加工进程也会有直接的影响，因此对刀具进行安装的时候，一定要保证安装足够牢固以及适当，将垫片的前端对其，然后结合刀具的加工进度对车削直径工件的情况进行考虑，对刀尖探出的程度进行控制，防止刚度差的情况发生，让工件的表面无法达到足够的精度，或者是出现打刀和扎刀的问题。另外要用一些方法提升刀具安装的稳定性，如可以擦拭垫片。

（二）选择加工刀具的种类

在数控加工中有诸多种类的加工刀具，不同的加工刀具有不同的特点，为了达到质量以及效率上的优化目标，在加工刀具的实际选择中，需要保证加工刀具与车床加工有足够的适应性，要求符合各类加工特征，选择合适的加工刀具材质。另外，为了让加工刀具的安装以及调整足够便捷，提升加工刀具管理的效率，要注意提升加工刀具的通用化以及标准化，小型或者螺纹的加工刀具，还有多功能加工刀具，因为刃磨比较便捷，精度出色，有着不错的刚性，制造也更加便捷，因此这类加工刀具是进行整体式车刀加工的选择。焊接式加工刀具的结构比较简单，在进行选择的时候更加系统，因此要对被加工特点进行全方位的考虑[3]。

（三）确定加工刀具材料

选择加工刀具的材料，对加工成本有非常大的影响，结合工件的材料以及工艺，还有钻头的头部以及材料都要进行适当的改进。加工刀具的精度还要进行适当的优化，如精镗刀在精密微调方面是最佳的选择，通常刀头的材料是硬质合金，为了将加工刀具材质的性能发挥出来，可以避免因为切削堵塞，让钻頭出现被折断的情况，防止硬质合金，要对被切削工件的情况进行准确把握，避免对材料造成浪费。一些工件形状非常复杂，对加工刀具的速度有着严格的要求，并且要求一定的耐磨性，或者是加工难，要采用高效的高速钢材质加工刀具。

（四）确定加工刀具的直径和长度

通常情况下已经加工的部分，不与加工刀具的光杆部分碰撞，但是在切削的长度比加工刀具现阶段切削的深度小的时候，就会出现磨具下滑以及精度不足的情况，在对工件开展精加工的时候，为防止刀尖出现稳定性不足的局面，或者是加工刀具出现振动影响加工的精度的情况。这个时候需要适当振动长度，对加工刀具进行选择的时候要有所侧重。理论上到刀架和工件之间要保持适当的距离，这也是控制精度的一个重要的方面。加工刀具的实际选择中，直径以及长度是重要的指标，要结合实际加工的需求，对加工刀具的这两个参数进行确定，选择合适的加工刀具可以让加工过程更加稳定，产品的加工精度会达到更加理想的水平，因此要注重对直径以及长度的规划，考虑到各方面的因素。

（五）加工刀具的结构优化

为了防止出现装夹误差，保证工件的表面精度以及相互位置，在加工刀具的实际选择中，要注意结构的优化。要尽量避免使用一些结构非常复杂的加工刀具，在加工刀具的选择中，减少一些旋转刀架的使用，避免因为加工刀具的磨损导致加工生产被中断的情况，同时要尽量降低维修的难度。加工刀具要进行适当的结构优化，在对加工刀具展开应用的过程中，需要注重对加工刀具状态的观察，若是发现加工刀具有严重磨损的情况，就要及时进行换刀，避免对加工质量造成影响。

（六）加工刀具的有效补偿

在实际加工中，为了保证加工工件的实际质量以及机床的功效，需要保证对加工对象进行更换的过程中进行加工刀具补偿的问题。在实际的加工中，加工刀具位置与理论位置其实是有检查的，加工刀具的实际位置要进行刀具补偿，从而将偏差弥补，要不断对加工程序进行调整，更换加工刀具的时候要对补偿值进行适当的调整。

总之，数控加工为生产力的提升做出诸多的助力，而对加工刀具也是有诸多的影响，要进行适当的刀具优化，促进生产效率以及质量的提升，满足社会生产的实际需求。因此要对加工刀具展开合理的优化。

参考文献：

[1]张亚果，姚占虎.超大直径盾构穿越长江上软下硬地层刀具配置和优化研究与应用[J].现代隧道技术，2018，55（2）：180-188.

[2]李建生.收割机搅龙五轴数控加工刀具路径规划：基于UG仿真和曲线插补[J].农机化研究，2018，40（7）：211-215.

[3]魏效玲，侯自敬.PCBN刀具在高速干硬切削GCr15时切削性能分析及切削参数优化[J].煤矿机械，2017，38（2）：65-67.

编辑 王 敏