刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展糊晋，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)成為可能，特別是微機(jī)與數(shù)控機(jī)床的聯(lián)接政拾，使得設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃及編程的整個(gè)過程全部在計(jì)算機(jī)上完成岔冯，一般不需要輸出專門的工藝文件贸桶。

　　現(xiàn)在，許多CAD/CAM軟件包都提供自動(dòng)編程功能桌肴，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問題皇筛，比如，刀具選擇坠七、加工路徑規(guī)劃水醋、切削用量設(shè)定等彪置，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)蝇恶，就可以自動(dòng)生成NC程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床完成加工。因此撮弧，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的，這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對(duì)比姚糊，同時(shí)也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)婆跋。本文對(duì)數(shù)控編程中必須面對(duì)的刀具選擇和切削用量確定問題進(jìn)行了探討，給出了若干原則和建議簇精，并對(duì)應(yīng)該注意的問題進(jìn)行了討論啃嫂。

　　1.數(shù)控加工常用刀具的種類及特點(diǎn)

　　數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)嚎闹，一般應(yīng)包括通用刀具凸翩、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上暂臀，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化肪麦。數(shù)控刀具的分類有多種方法。

　　根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：

　　整體式帐扯；

　　鑲嵌式孩最，采用焊接或機(jī)夾式連接，機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種赴辨；

　　特殊型式眯找，如復(fù)合式刀具，減震式刀具等捣域。

　　根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：

　　高速鋼刀具啼染；

　　硬質(zhì)合金刀具；

　　金剛石刀具焕梅；

　　其他材料刀具，如立方氮化硼刀具贞言，陶瓷刀具等。

　　從切削工藝上可分為

　　車削刀具该窗，分外圓、內(nèi)孔酗失、螺紋昧绣、切割刀具等多種；

　　鉆削刀具滞乙，包括鉆頭葡谅、鉸刀、絲錐等括柿；

　　鏜削刀具；

　　銑削刀具等饲丢。

　　為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具耐用、穩(wěn)定蜻弧、易調(diào)、可換等的要求吓挣，近幾年機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應(yīng)用，在數(shù)量上達(dá)到整個(gè)數(shù)控刀具的30%～40%奄础，金屬切除量占總數(shù)的80%～90%。

　　數(shù)控刀具與普通機(jī)床上所用的刀具相比引润，有許多不同的要求，主要有以下特點(diǎn)：

　　剛性好（尤其是粗加工刀具）淳附，精度高，抗振及熱變形信铩；

　　互換性好缆毁，便于快速換刀到涂；

　　壽命高，切削性能穩(wěn)定践啄、可靠沉御；

　　刀具的尺寸便于調(diào)整依筝，以減少換刀調(diào)整時(shí)間；

　　刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇技袅岳谇行嫉呐懦?

　　系列化，標(biāo)準(zhǔn)化众新，以利于編程和刀具管理。

　　2.數(shù)控加工刀具的選擇

　　刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的弄袜。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能女溺、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄敛竭。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好长赞，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下得哆，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性贩据。

　　選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)饱亮。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工剔宪，常采用立銑刀；銑削平面時(shí)粱储，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺(tái)庭训、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀或缘；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀般迈；對(duì)一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工旱唧，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀恤鞭、錐形銑刀和盤形銑刀。

　　在進(jìn)行自由曲面加工時(shí)牧愁，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此猪半，為保證加工精度，切削行距一般取得很能密磨确，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀乏奥，因此摆舟，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工邓了，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。另外骗炉，刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大，必須引起注意的是榛覆，在大多數(shù)情況下巫顽，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本跃等，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個(gè)加工成本大大降低。

　　在加工中心上牌完，各種刀具分別裝在刀庫上坎谱，按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和換刀動(dòng)作。因此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄念婶，以便使鉆署弯、鏜、擴(kuò)荚坞、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具挑宠，迅速、準(zhǔn)確地裝到機(jī)床主軸或刀庫上去颓影。編程人員應(yīng)了解機(jī)床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸各淀、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍碎浇，以便在編程時(shí)確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統(tǒng)璃俗，其刀柄有直柄（三種規(guī)格）和錐柄（四種規(guī)格）兩種奴璃，共包括16種不同用途的刀柄。

　　在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中苟穆，由于刀具的刃磨钮蛛、測量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行，占用輔助時(shí)間較長轮砸，因此，必須合理安排刀具的排列順序应胎。一般應(yīng)遵循以下原則：

　　盡量減少刀具數(shù)量衡服；

　　一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工部位而逞；

　　粗精加工的刀具應(yīng)分開使用免砖，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；

　　先銑后鉆；

　　先進(jìn)行曲面精加工纸赦，后進(jìn)行二維輪廓精加工牵巾；

　　在可能的情況下赂牍，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等复答。

　　3.數(shù)控加工切削用量的確定

　　合理選擇切削用量的原則是，粗加工時(shí)鲜锚，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本芜繁；半精加工和精加工時(shí)旺隙，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率浆洗、經(jīng)濟(jì)性和加工成本催束。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊(cè)伏社，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定抠刺。

　　切削深度ap。在機(jī)床摘昌、工件和刀具剛度允許的情況下速妖，ap就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施聪黎。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度索王，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床船白。

　　切削寬度ae对番。一般ae與刀具直徑d成正比蒙敦，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中屏烂，一般ae的取值范圍為：ae=（0.6～0.9）Dc燃圾。

　　切削速度Vc。提高Vc也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施巾割，但Vc與刀具耐用度的關(guān)系比較密切弧泊。隨著Vc的增大焰醇，刀具耐用度急劇下降，故Vc的選擇主要取決于刀具耐用度近们。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系痰哨，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時(shí)胶果，Vc可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí)斤斧，Vc可選200m/min以上。

　　主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)霎烙。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度Vc來選定撬讽。計(jì)算公式為：
n= 1000×Vc*p×d

　　式中，d為刀具或工件直徑（mm）悬垃。

　　數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開關(guān)游昼，可在加工過程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。

　　進(jìn)給速度Vf尝蠕。Vf應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇烘豌。Vf的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時(shí)看彼，Vf可選擇得大些廊佩。在加工過程中，Vf也可通過機(jī)床控制面板上的修調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整靖榕，但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制痴坦。

　　隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問題之一翎襟。在數(shù)控程序的編制過程中遏谭，要在人機(jī)交互狀態(tài)下即時(shí)選擇刀具和確定切削用量。因此寿针，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則思樟，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)径卜，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)水平晦哺。

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