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)控機床的加工效率,，而且直接影響加工質(zhì)量。CAD/CAM技術的發(fā)
展,，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設計數(shù)據(jù)成為可能,，特別是微機與數(shù)控機床的聯(lián)接，使得設計,、工藝規(guī)劃及編程的整個過程全部在計算機

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)劃的有關問題，比如,，刀具選擇,、加工路徑規(guī)劃

、切削用量設定等,，編程人員只要設置了有關的參數(shù),，就可以自動生成NC程序并傳輸至數(shù)控機床完成加工。因此,，數(shù)控加工中的刀具選擇和切

削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的,，這與普通機床加工形成鮮明的對比,，同時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，在編程時充分考慮數(shù)控加工的特點,。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行了探討,，給出了若干原則和建議，并

對應該注意的問題進行了討論,。
　　一,、數(shù)控加工常用刀具的種類及特點　　數(shù)控加工刀具必須適應數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點,，一般應包括通用刀具,、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀

具并裝在機床動力頭上,，因此已逐漸標準化和系列化,。數(shù)控刀具的分類有多種方法。根據(jù)刀具結構可分為：①整體式,；②鑲嵌式,，采用焊接或

機夾式連接，機夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種,；③特殊型式,，如復合式刀具，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。為了適應數(shù)控機床對刀具耐用,、穩(wěn)定,、易

調(diào),、可換等的要求，近幾年機夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應用,，在數(shù)量上達到整個數(shù)控刀具的30%～40%，金屬切除量占總數(shù)的80%～90%,。
　　數(shù)控刀具與普通機床上所用的刀具相比,，有許多不同的要求，主要有以下特點：
　�,、艅傂院茫ㄓ绕涫谴旨庸さ毒撸�,，精度高，抗振及熱變形�,�,；
　　⑵互換性好,，便于快速換刀,；
　　⑶壽命高,，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)整時間；
　�,、傻毒邞�能可靠地斷屑或卷��,，以利于切屑的排除；
　�,、氏盗谢�,，標準化，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)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應根據(jù)機床的加工能力,、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,，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應,。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，應選硬

質(zhì)合金刀片銑刀,；加工凸臺,、凹槽時，選高速鋼立銑刀,；加工毛坯表面或粗加工孔時,，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,。
　　在進行自由曲面加工時,，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

優(yōu)先選擇平頭刀。另外,，刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大,，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)定隨時進行選刀和換刀動作,。因此必須采用標準刀柄,，以便使鉆,、鏜、擴,、銑削等工

序用的標準刀具,，迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去,。編程人員應了解機床上所用刀柄的結構尺寸,、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍，以便在編程

時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行,，占用輔助時間較長，因此,，必須合理安排刀具的排列順序,。一般

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

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,，一般以提高生產(chǎn)率為主,，但也應考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時,，應在保證加工質(zhì)

量的前提下,，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本,。具體數(shù)值應根據(jù)機床說明書,、切削用量手冊,，并結合經(jīng)驗而定。
　�,、徘邢魃疃萾,。在機床、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)率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和

表面粗糙度,，一般應留一定的余量進行精加工,。數(shù)控機床的精加工余量可略小于普通機床。
　�,、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)率的一個措施，但v與刀具耐用度的關系比較密切,。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系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時,，v可采用8m/min左右,；而用同樣的立

銑刀銑削鋁合金時，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,。計算公式為：
　　式中,，d為刀具或工件直徑（mm）。
　　數(shù)控機床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開關,，可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進行整倍數(shù)調(diào)整,。
　　⑸進給速度vF 。vF應根據(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，vF可選擇得大些,。在加工過程中,，vF也可通過機床控制面板上的修調(diào)開關進行人工調(diào)整，但是最大進給速度要受到設備剛度和進給

系統(tǒng)性能等的限制,。
　　隨著數(shù)控機床在生產(chǎn)實際中的廣泛應用,，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關鍵問題之一。在數(shù)控程序的編制過程中,，要在人機交互狀態(tài)下

即時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)控機床的優(yōu)點，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和生產(chǎn)水平,。

朱豬豬

分享了，謝謝樓主

時光.........

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

學習了,，謝謝{:soso_e181:}

學習“心”德

學習
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星月刀

太泛泛了,一般教科書講的.沒實際價值

青春給了誰.....

學習了，刀具,、切削量,、切削速度對機加工來講很重要的……

閑潭夢落

謝謝，樓主,。

zzj4566

好