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数控刀具的合理选用论文
数控刀具的合理选用论文
[摘要] 刀具的选择是数控加工过程中的重要环节之一，刀具的选用是否合理不仅影响机床的加工效率，而且直接影响零件的加工质量。
笔者经过多年数控理论与实习操作的教学，阐述了对数控刀具合理选用的相关问题。
[关键词] 数控刀具;性能;因素;合理选择
数控机床有加工精度高、效率高、工序集中和零件装夹次数少使用特点，对所使用的数控刀具提出了更高的要求。
包括精度高、强度大、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装调整方便。
选择数控刀具时，应结合实际情况和刀具的特点要优先选用标准刀具，必要时才可选用各种高效率的复合刀具及特殊的专用刀具，尽可能选用各种先进刀具，如可转位刀具、整体硬质合金刀具、陶瓷刀具等。
数控机床的主轴转速及范围较大，这就要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。
数控刀具是提高加工效率的先决条件之一，在选择数控机床加工刀具的类型和规格时，应考虑以下几方面的问题和因素。
一、数控刀具的特点
1、具有较高强度、较好的刚度和抗振性。
能够满足高速车削和大进给量的要求。
2、具有精度高、可靠性好为适应数控加工的高精度和自动换刀等要求，刀具必须具有较高的精度，如有的整体式立铣刀的径向尺寸精度高达0.005mm。
要保证数控加工中不会发生刀具意外损伤及潜在缺陷而影响到加工的顺利进行，要求刀具及与之组合的附件必须具有很好的可靠性及较强的适应性。
3.、切削性能好。
为适应刀具在粗加工或对难加工材料的工件加工时能采用大的背吃刀量和高进给量，刀具应具有能够承受高速切削和强力切削的性能。
同时，同一批刀具在切削性能和刀具寿命方面一定要稳定，以便实现按刀具使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行管理。
5、刀具的耐磨性及使用寿命长。
数控加工的刀具，不论在粗加工或精加工中，都应具有比普通机床加工所用刀具更高的耐用度，以尽量减少更换或修磨刀具及对刀的次数，从而提高数控机床的加工效率和保证加工质量。
二、影响刀具选择的因素
1、机床类型 完成该工序所用的数控机床对选择的刀具类型(钻、车刀或铣刀)的影响。
在能够保证工件系统和刀具系统刚性好的条件下，允许采用高生产率的刀具，例如高速切削车刀和大进给量车刀。
根据零件材料的切削性能选择刀具。
如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件，建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。
2、根据零件加工方案不同的加工阶段选择刀具。
不同的数控加工方案可以采用不同类型的刀具，例如孔的加工可以用钻及扩孔钻，也可用钻和镗刀来进行加工。
即粗加工阶段以去除余量为主，应选择刚性较好、精度较低的刀具，半精加工、精加工阶段以保证零件的加工精度和产品质量为主，应选择耐用度高、精度较高的刀具，加工精度影响精加工刀具的类型和结构形状，例如孔的最后加工依据孔的精度可用钻、扩孔钻、铰刀或镗刀来加工。
粗加工阶段所用刀具的精度最低、而精加工阶段所用刀具的精度最高。
如果粗、精加工选择相同的刀具，建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具，因为精加工淘汰的刀具磨损情况大多为刃部轻微磨损，涂层磨损修光，继续使用会影响精加工的加工质量，但对粗加工的影响较小。
3、根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。
(1)工件的尺寸及外形影响刀具和规格的选择，例如特型表面要采用特殊的刀具来加工。
在零件结构允许的情况下应选用大直径、长径比值小的刀具;切削薄壁、超薄壁零件的过中心铣刀端刃应有足够的向心角，以减少刀具和切削部位的切削力。
(2) 主轴转速影响切削速度进而影响刀具选用，在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度。
切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。
(3)加工表面粗糙度影响刀具的结构形状和切削用量， 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。
加工表面粗糙度，例如毛坯粗铣加工时，可采用粗齿铣刀，精铣时最好用细齿铣刀。
(4)机件的材料属性影响刀具的磨刀形状，加工铝、铜等较软材料零件时应选择前角稍大一些的立铣刀，加工毛坯工件表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，一般采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
(5)加工工件的表面形状影响刀具的选用，加工平面机件周边的轮廓时，常采用立铣刀;铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀;加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀。
在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般很小，故球头铣刀适用于曲面的精加工。
而端铣刀无论是在表面加工质量上还是在加工效率上都远远优于球头铣刀，因此，在确保零件加工不过切的前提下，粗加工和半精加工曲面时，尽量选择端铣刀。
(6)加工过程的成本预算影响刀具的选择，加工过程中在满足工艺要求的前提下应尽可能降低每个环节的加工成本，选刀的环节也不例外，一般情况下，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具固然增加了刀具的成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。
结束语：
数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，因此，要合理选用刀具并安排刀具的的排列顺序：①尽量减少刀具数量。
②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤。
③粗精加工的刀具应分开使用。
④先铣后钻。
⑤先曲面精加工，后轮廓精加工。
⑥应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。
参考文献：
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