关于机械数控加工过程中刀具的合理使用控制与研究

闵福均 顾永广

摘要： 近年来随着我国社会经济的进步与发展，我国的制造业逐渐走向新的发展高度，与此同时也迎来了新的制造业发展契机。伴随着科技技术的进步与支持，我国制造业颠覆了传统的发展模式，许多制造业企业逐渐引入机械数控加工技术，这种生产加工技术的引入不仅提高了制造业的生产效率和生产量，同时也保证了生产精准度，具有明显的技术性优势，为制造业企业提供了核心的竞争优势。刀具作为机械数控加工技术中的重要设备之一，其维护、检查、使用与控制影响了机械数控加工过程的效率与质量。

Abstract： In recent years， with the progress and development of China's social economy， China's manufacturing industry is gradually moving towards a new height of development， at the same time， it also ushers in a new opportunity for the development of manufacturing industry. With the progress and support of science and technology， China's manufacturing industry has subverted the traditional development mode， and many manufacturing enterprises have gradually introduced mechanical numerical control processing technology. The introduction of this production processing technology not only improves the production efficiency and production volume of the manufacturing industry， but also ensures the production accuracy， which has obvious technical advantages. It provides the core competitive advantage for manufacturing enterprises. As one of the most important equipment in NC machining technology， tool maintenance， inspection， use and control affect the efficiency and quality of NC machining process.

关键词： 机械数控加工;刀具;使用;控制

Key words： CNC machining;cutting tools;use;control

中图分类号：TG519.1                                      文獻标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）19-0086-02

0  引言

机械数控加工技术在制造业当中有着传统制造业中使用的普通机床无法实现的生产优势，机械数控机床在生产加工过程中其加工出来的产品精准度较高、生产量较大、生产效率较高，并且由于我国制造业逐渐引入机械数控机床，我国的制造业水平达到了空前的发展高度。机械数控加工技术在制造业中拥有良好的发展前景，其中刀具作为机械数控重要设备之一，在加工过程中的重要性不言而喻，若因无法正确的维护导致刀面过钝或者其他因素的影响会直接导致机械数控机床的加工质量变低。基于此，在机械数控加工技术过程中，需要对刀具进行合理的使用和控制，以此保证机械数控机床的加工质量。

1  机械数控加工过程中刀具使用种类及特点

1.1 机械数控加工过程中刀具使用种类  在机械数控机床的道具分类中可以根据刀具的结构、材质以及切割工艺进行分类。首先按照刀具的结构可以将刀具分为整体类、镶嵌类以及其他较为特殊的道具类型，同时按照焊接组装或者机架式可以将刀具分为转位机夹式刀具和非转位机夹式刀具;按照刀具的材质则可以分为金刚石类、合金类等;按照刀具的切割工艺方式而言，可以将其分为车削、钻削等。控机床在机械操控过程中对刀具有着较高的要求，要求其不仅具备稳定性，刀面具备锋利性更需要具备便捷性。经过对制造业企业中的机械数控机床的了解发现，可转位刀具被广泛运用，占据所有道具类型的30%～40%。

1.2 机械数控加工过程中刀具使用特点  对机械数控机床中的刀具了解可以发现刀具具有钢性强、互换性强、使用时间长、可靠性较高等特点。其中刀具的刚性强，所以在机械数控加工过程中自身不易变形。倘若刀具的刚性未能达到机械数控机床的要求，那么在实际操作环节中会因为刀具的变形或者倾斜导致加工出来的产品的准确性受到影响，从而影响数控机床的工作效率和工作质量;互换性强是刀具拥有十分简易的安装和更换步骤，便于更换刀具种类，并且由于使用时间较长，刀具的刚性能够使其在机械数控加工过程中能够稳定运行。随着我国制造业的发展，对机械数控机床提出了更高的标准和要求，所以在刀具的选择方面也有了更高的要求，所以在机械数控加工过程中需要根据不同的刀具种类对其进行维护、检修和合理地使用，保证机械数控加工能够有效率和有序地进行。

2  机械数控加工过程中刀具损坏形式和预防措施

2.1 刀具损坏形式  机械数控设备加工过程中刀具损坏形式大致分为两种，分别是刀具磨损和刀具破损。而刀具磨损的情况又分为三种，分别是刀具后面磨损、刀具前面磨损和刀具前后面同时磨损。刀具后面磨损情况出现的主要原因是在切削脆性材料或者厚度较小的塑性材料以及机械数控设备的主轴转速较低时，切削从刀具的前面流出，从而导致刀具磨损。另外，由于机械数控设备在长期的运行过程中，其摩擦和高温压力下的破坏，也会让刀具的前面出现月牙洼，除此之外，在机械数控设备的主轴转速较高、刀具进给量较大的情况下，也容易出现刀具磨损的情况。而刀具前后面同时磨损情况出现的原因一般是在中等切削速度和刀具进给量条件下为塑性材料加工过程中容易导致刀具的前后面出现磨损。而刀具破损则分为早期刀具破损和后期刀具破损，刀具破损具体表现在崩刃、刀具碎裂、刀具出现裂纹、刀具与刀柄剥离等情况。由于机械数控设备在运作过程中会持续产生大量热量，所以在对高硬度材料进行切削和加工过程中会受到切削应力的影响，长期在切削热力和切削力的共同影响之下，刀具会出现崩刃或者刀具与刀柄剥离的情况。

2.2 刀具损坏的预防措施  为了延长机械数控设备中刀具的使用寿命，对刀具应该做出相应的预防措施，而刀具的预防措施可以从刀具的采买、刀具的安装和刀具的使用三方面进行入手。在刀具的采买过程中，需要注意刀具的生产厂家是否正规，是否含有刀具的证明。另外在采买过程中在刀片和刀柄的选择中注意要结合机械数控设备的加工性能、加工材料的特点和加工技艺等实际情况，先选择刀片，再根据刀片选择合适的刀柄;再刀具的安装过程中尽量不要使用套管，在安装车刀过程中不需要采用过大的预紧力，尽量采用较小的刀头伸出量，除此之外尽量采用整体刀垫，不要对刀具进行多篇累计;在刀具的使用过程中，要结合加工对象选择合适的刀具，根据加工材料和加工技艺调整刀具的切割角度，防止出现撞刀事故。

3  机械数控加工过程中刀具的使用措施

3.1 检验刀面光洁程度  在制造业当中机械数控机床的刀具的使用方面，若机械数控机床停止运转之后，相关的操控人员应该及时对机床中的刀具进行检查，如果刀具出现严重的磨损等情况就需要及时更换刀具，避免因刀具受损而对加工过程或者生产过程产生不利的影响。在检验刀面光洁程度方面，制造业企业需要对自身企业的生产情况进行了解，并制定出符合市场标准的产品质量标准。在检验刀面光洁程度过程中，由专业的操控人员对刀具的额定标准和刀具的实际检验结果进行比对并获取刀具的全面检验数据。在机械数控加工技术过程当中，其中部分加工材料在加工过程中其所产生的热量无法及时得到发散，在这样的情况下，若持续加工会对刀具产生一定的影响，若不及时检查刀面光洁程度会降低，出现刮痕等情况，最终影响数控技术的加工质量。

3.2 检查刀面锋利程度  机械数控加工技术当中对刀面的锋利程度有着较高的标准和要求，若刀面锋利程度不足，会导致数控加工过程中对钻削的效果不理想，直接影响了最终的产品制造和生产质量。所以，基于这样的情况，机械数控加工技术的相关人员应该在每次加工之前对刀面的锋利程度进行检测和观察，在检测的过程中可以借助放大镜等工具进行辅助。若刀具出现变钝等情况需要及时进行研磨，在研磨之后也需要对刀具的锋利程度进行检查。除了检查刀面的锋利程度，还应该检查刀面的刀口是否出现缺口等损坏的现象。对刀面锋利程度的检查主要是为了规避机械数控加工过程中因刀面过钝儿导致加工出现偏位、钉头的现象。

3.3 刀具研磨与管理  在机械数控加工技术过程中，对道具进行定时的研磨与管理能够提高刀具的使用率，同时能够延长刀具使用年限，并且能够减少刀具在机械数控加工过程中的返修次数。如果在加工过程中刀具反復进行返修，不仅会减少刀具的使用寿命，同时也会为制造业企业的生产效率带来不利的影响。因此，在机械数控加工过程中对刀具进行定时的研磨和定期的管理，以此提高刀具的使用率，提高制造业企业的生产效率和生产量。

3.4 检查参数调整数据  当刀具使用了一段时间之后，即使经过全方位的管理与养护，刀具的性能依旧会有所下降，而部分企业为了减少自身的生产成本，在刀具出现较大的损坏情况之前都不会对刀具进行更换。但是为了保证在未更换刀具的情况下生产出来的产品符合产品质量标准，那么就需要机械数控操作人员及时调整以及检查参数数据，使机械数控机床在运行过程中保持良好的生产效果。基于这种情况，技术人员应该注重对刀具进行研磨和管理，还应当注重刀具的种类与机床的钻孔参数相匹配。最后，因为刀具在长期的使用和生产过程中会收到不同程度的损坏情况，在实际的使用过程中起切割力也会有所下降，并摩擦力也会有所增加，所以切割效果会产生差异，这一点需要结合刀具的实际使用效果进行维护和调整。

4  机械数控加工过程中刀具的控制措施

4.1 背吃力量  机械数控机床在运作时要充分考量机器的实际情况，具体包括机械数控机床的参数、刀具的特点、夹具的使用和工件等。在工艺系统的刚硬程度能够承受的情况下需要尽量控制或者减少刀具的进给次数。在为了保证加工件的高度和精度时，再预留精加工的余量。

4.2 主轴转速和进给量  主轴转速需要充分考虑机械数控机床刀具性能、机床的性能和材料加工的特点和机械数控加工过程中对切削量的要求。在确定了切削速度之后，根据弓箭的尺寸、大小等参数确定主轴转速。确定了设备的进给量时注重对材料的材质、材料的加工速度、材料的粗糙程度等进行考量。在保证加工的质量的前提条件下再加大进给量，从而减少机械数控机床的工步，提高设备的整体加工速度。

4.3 增强对钻孔的质量把控  在机械数控设备加工过程中需要对钻孔进行质量把控，严格排查出库、入库的工具，确保符合操作的整体规范要求，对于其中不符合标准的工具必须其实剔除。其中对于机械数控设备的控制工作当中，注重检查孔壁状况和孔的位置，若出现移位等现象应该及时上报处理，避免劣质产品流入市场。由于机械数控设备加工过程的环节繁多，生产环节复杂，专业技术人员的水平参差不齐，所以应该对每个生产环节、设备中的各个零部件严格把控。

5  总结

机械数控加工技术过程中对于机械数控机床中的各个零件和部件有着较高的标准和要求，刀具作为机械数控机床中的重要组成部分，在生产与制造过程中肩负起重要的加工任务。为了保证生产任务的有序进行和顺利进行，在日常生产过程中应该注重对刀具进行合理的使用和科学的检修与维护，保证在加工过程中满足加工需求，提升机械数控加工的生产效率与质量。

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