浅析数控机床及合理使用刀具的选择

数控加工刀具必须适应数控机床的特点，速度快、效率高和自动化程度高，一般应包括通用刀具、通用连接柄和少量专用柄。刀架连接刀具并安装在机床动力头上，因此已逐步标准化和系列化。

有许多方法可以对CNC工具进行分类。

按刀具结构可分为: ① 整装式; ② 镶装式，采用焊接或机夹式联轴器，机夹式可分为不换位和可换位两种; ③ 特殊类型，如复合刀具、减振刀具、等等。

按制造工具所用材料可分为: ① 高速钢工具; ② 硬质合金工具; ③ 金刚石工具; ④ 其它材料，如立方氮化硼工具、陶瓷工具等。

从切削加工可分为: ① 车刀、圆柱、镗孔、螺纹、切削刀具等多种; ② 钻削刀具，包括钻头、扩孔器、丝锥等; ③ 镗刀; ④ 铣削刀具等。

为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调整、互换性等方面的要求，近年来，机床夹紧式可转位刀具被广泛采用，在整个数控刀具的数量达到30 ~ 金属去除总量占80 ~ 90。

数控刀具与普通机床所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点: ① 刚性好 (特别是粗加工刀具)，精度高，振动和热变形小; ② 互换性好，便于快速换刀; ③ 寿命高，切削性能稳定可靠; ④ 刀具尺寸便于调整，以减少换刀时间进行调整; ⑤ 刀具应能可靠地断屑或断屑，为了方便排屑，刀具应能可靠地断屑或卷屑，以便于排屑; ⑥ 系列化、标准化，以便于编程和刀具管理。

刀具选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工艺、切削用量等相关因素来正确选用刀具和刀柄。

工具选择的一般原则是: 易于安装和调整，刚性好，经久耐用，精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。选择刀具时，刀具的尺寸应与被加工工件的表面尺寸相适应。在生产中，平面零件的周边轮廓加工，经常使用立铣刀; 铣削平面时，应选择硬质合金刀片铣刀; 加工平台，凹槽时，选择高速钢立铣刀; 加工毛坯表面或粗加工孔时，可以选择设置硬质合金刀片的玉米铣刀；对于某些三维轮廓和变斜面轮廓的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和圆盘铣刀。

在自由曲面 (模具) 加工中，由于球头刀具的端面切削速度为零，因此，为了保证加工精度，切割线间距一般采用顶密间距，因此，球头通常用于表面精加工。平头刀具在表面加工质量和切削效率方面均优于球头刀具，因此，只要在保证表面不过度切削的前提下，无论是粗加工还是精加工，都应优先考虑平头刀具。

此外，刀具的耐用度和精度与刀具价格非常接近，必须注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高可以使整体加工成本大大降低。

在加工中心中，各种刀具都装在刀库中，按规定的程序随时选择刀具和换刀动作。因此，必须使用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣等工序用标准刀具快速准确地加载到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床所用刀柄的结构尺寸、调整方法和调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前，中国的加工中心使用的是TSG工装系统，它有2种类型的刀柄，直柄 (3种规格) 和锥柄 (4种规格)，共包括16种不同用途的刀柄。

在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换大多是手工进行的，占用了较长的辅助时间，因此需要合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则: ① 尽量减少刀具数量; ② 装夹的一件刀具，应完成它所能进行的所有加工步骤; ③ 粗加工和精加工刀具应分开使用，即使是相同尺寸和规格的刀具；④ 先铣后钻; ⑤ 表面精加工，其次是二维轮廓精加工; ⑥ 在可能的情况下应尽量采用数控机床，以提高自动换刀等功能的生产效率。

合理选择切削用量的原则是: 粗加工，一般以提高