CNC加工中刀具的選擇與切削用量的確定

宋福林

CNC加工中刀具的選擇與切削用量的確定
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,，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,，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，一般不需要輸出專門的工藝文件,。
　　現(xiàn)在,，許多CAD/CAM軟件包都提供自動編程功能，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,，比如,，刀具選擇、加工路徑規(guī)劃

,、切削用量設(shè)定等,，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動生成NC程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床完成加工,。因此,，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比,，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)。本文對數(shù)控編程中必須面對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,，并

對應(yīng)該注意的問題進(jìn)行了討論。
　　一,、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,、高效和自動化程度高的特點(diǎn)，一般應(yīng)包括通用刀具,、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)床動力頭上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化,。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：①整體式；②鑲嵌式,，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,；③特殊型式，如復(fù)合式刀具,，減震式刀具等,。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼

刀具；②硬質(zhì)合金刀具,；③金剛石刀具,；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具,，陶瓷刀具等,。從切削工藝上可分為：①車削刀具，分外圓,、內(nèi)

孔,、螺紋、切割刀具等多種,；②鉆削刀具,，包括鉆頭、鉸刀,、絲錐等,；③鏜削刀具；④銑削刀具等,。為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床對刀具耐用,、穩(wěn)定、易

調(diào),、可換等的要求,，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%,，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，有許多不同的要求,，主要有以下特點(diǎn)：
　�,、艅傂院茫ㄓ绕涫谴旨庸さ毒撸�，精度��,，抗振及熱變形�,�,；
　�,、苹�換性好，便于快速換刀,；
　�,、菈勖���,，切削性能穩(wěn)定、可靠,；
　�,、鹊毒叩某叽绫阌谡{(diào)整，以減少換刀調(diào)整時(shí)間,；
　�,、傻毒邞�(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇迹�以利于切屑的排除�?BR>　�,、氏盗谢�,，標(biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理,。
　　二,、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。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力,、工件材料的性能,、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,。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便,，剛性好，耐用度和精度高,。在滿足加工要求的前提下,，盡量選擇較短的刀柄，以提

高刀具加工的剛性,。
　　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)。生產(chǎn)中,，平面零件周邊輪廓的加工,，常采用立銑刀；銑削平面時(shí),，應(yīng)選硬

質(zhì)合金刀片銑刀,；加工凸臺、凹槽時(shí),，選高速鋼立銑刀,；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,；對一些立體型面和

變斜角輪廓外形的加工,，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀,、錐形銑刀和盤形銑刀,。
　　在進(jìn)行自由曲面加工時(shí),，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此,，為保證加工精度,，切削行距一般取得很能密，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,，因此，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,，都應(yīng)

優(yōu)先選擇平頭刀。另外,，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，在大多數(shù)情況下,，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本

,，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,，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和換刀動作,。因此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄,，以便使鉆、鏜,、擴(kuò),、銑削等工

序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具，迅速,、準(zhǔn)確地裝到機(jī)床主軸或刀庫上去,。編程人員應(yīng)了解機(jī)床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍,，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)，其刀柄有直柄（三種規(guī)格）和錐柄（四種規(guī)格）兩種,，共包括16種不同

用途的刀柄,。
　　在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中，由于刀具的刃磨,、測量和更換多為人工手動進(jìn)行,，占用輔助時(shí)間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序,。一般

應(yīng)遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后,，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工部位,；③粗精加工的刀具應(yīng)分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具,；④先銑后鉆,；⑤先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工,；⑥在可能的情況下,，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動換刀功能，

以提高生產(chǎn)效率等,。
　　三,、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),，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；半精加工和精加工時(shí),，應(yīng)在保證加工質(zhì)

量的前提下,，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本,。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書,、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定,。
　�,、徘邢魃疃萾。在機(jī)床,、工件和刀具剛度允許的情況下,，t就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施,。為了保證零件的加工精度和

表面粗糙度,，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,。
　�,、魄邢鲗挾萀。一般L與刀具直徑d成正比,，與切削深度成反比,。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中，一般L的取值范圍為：L=（0.6～0.9）d。
　�,、乔邢魉俣葀,。提高v也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施，但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切,。隨著v的增大,，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要

取決于刀具耐用度,。另外,，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時(shí),，v可采用8m/min左右,；而用同樣的立

銑刀銑削鋁合金時(shí)，v可選200m/min以上,。
　�,、戎鬏S轉(zhuǎn)速n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來選定,。計(jì)算公式為：
　　式中,，d為刀具或工件直徑（mm）。
　　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),，可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整,。
　　⑸進(jìn)給速度vF ,。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,。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),，vF可選擇得大些,。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,，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,。
　　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,。在數(shù)控程序的編制過程中,，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,，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,，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),，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)水平,。

朱豬豬

分享了,，謝謝樓主

時(shí)光.........

* z9 ?, q* H1 A, x1 x3 W我也在加工中心刀具庫里待過   但是對刀具切屑不了解  

ziyouren001

只在書上看了幾把刀，對刀不是很了解......

0123456789a

學(xué)習(xí)了,，謝謝{:soso_e181:}

學(xué)習(xí)“心”德

學(xué)習(xí)
0 @; D* V1 ~. S, u
- D- H! V( h; g

星月刀

太泛泛了,一般教科書講的.沒實(shí)際價(jià)值

青春給了誰.....

學(xué)習(xí)了,，刀具、切削量,、切削速度對機(jī)加工來講很重要的……

閑潭夢落

謝謝,，樓主,。

zzj4566

好
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