數(shù)控銑床常用刀具的合理選用

一、數(shù)控銑床中刀具的選擇和切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成，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)控加工特點，正確選擇刀刃具及切削用量。數(shù)控加工技術(shù)涉及的范圍很廣，就應(yīng)用方面而言，其加工技術(shù)的特點和難點仍在于如何高速、高效率地正確選用數(shù)控機床刀具編制出符合產(chǎn)品技術(shù)要求的數(shù)控加工工藝及程序。數(shù)控加工可以大幅度縮短產(chǎn)品的制造周期，有效的解決機械產(chǎn)品中復(fù)雜、精密、單件小批量、形狀多變的零件加工。

二、數(shù)控銑床刀具選擇

1.刀具的特點及種類

數(shù)控銑床加工刀具種類很多，為了適應(yīng)數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點，所用刀具正朝著標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和模塊化的方向發(fā)展，主要分為銑削刀具和孔加工刀具兩大類。為了滿足高效和特殊的銑削要求，又發(fā)展了各種特殊用途的專用刀具。

1)刀柄結(jié)構(gòu)形式

數(shù)控銑床刀具刀柄的結(jié)構(gòu)形式分為模塊式與整體式兩種。模塊式刀具系統(tǒng)是一種較先進的刀具系統(tǒng)，其每把刀柄都可通過各種系列化的模塊組裝而成。針對不同的加工零件和機床，采取不同的組裝方案，可獲得多種刀柄系列，從而提高刀柄的適應(yīng)能力和利用率。

整體式刀柄裝夾刀具的工作部分與機床上安裝定位用的柄部是一體的。這種刀柄對機床與零件的變換適應(yīng)能力較差。為適應(yīng)零件與機床的變換，用戶必須儲備各種規(guī)格的刀柄，因此刀柄的利用率較低。

數(shù)控銑床刀柄與主軸孔的配合錐面采用7：24圓錐柄，并采用相應(yīng)型式的拉釘，與機床主軸相結(jié)合。錐柄具有不自鎖，換刀方便等特點。刀柄常用的規(guī)格有40號、45號和50號。目前在我國應(yīng)用較為廣泛的有IS07388—1983.MAS403—1982.ANSI/ASME 135.50—1985等，選擇時應(yīng)考慮刀柄規(guī)格與機床主軸、機械手相適應(yīng)。JT：表示采用國際標(biāo)準(zhǔn)IS07388號加工中心機床用錐柄柄部(帶機械手夾持槽);其后數(shù)字為相應(yīng)的ISO錐度號。BT：表示采用日本標(biāo)準(zhǔn)MAS403號加工中心機床用錐柄柄部(帶機械手夾持槽);其后數(shù)字為相應(yīng)的ISO錐度號。對于高速切削一般采用HSK系列刀柄。

為提高加工效率，應(yīng)盡可能選用高效率的刀具和刀柄。選用強力銑夾頭刀柄，夾持精度高，可以用來夾持直柄刀具，因卡簧自身夾緊變形小自鎖性好，夾緊力大，可以用于強力銑削加工;還可以用于高精度銑鉸孔加工，也可通過接桿夾持帶孔類刀具。

選用彈簧卡頭刀柄，卡簧彈性變形量為1mm，主要夾持小規(guī)格銑刀，如鉆頭、銑刀、鉸刀、絲錐等。選用模塊式工具系統(tǒng)由于其定位精度高，裝卸方便，連接剛性好，具有良好的抗振性，是目前用得較多的一種型式，它由刀柄、中間接桿以及工作頭組成。選用粗鏜孔可選用雙刃鏜刀刀柄，既可提高加工效率，又有利于減少切削振動;對于批量大、加工復(fù)雜的典型工件，應(yīng)盡可能選用復(fù)合刀具。盡管復(fù)合刀具與刀柄價格較為昂貴，但在數(shù)控機床上采用復(fù)合刀具加工，可以使工序集中，把多道工序合并成一道工序、由一把刀具完成，有利于減少加工時間和換刀次數(shù)，顯著提高生產(chǎn)效率。

2)數(shù)控銑床刀具的分類

數(shù)控銑床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，采用焊接或機夾式連接，機夾式又可分為可轉(zhuǎn)位和不可轉(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：硬質(zhì)合金根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO分類，把所有牌號分成用顏色標(biāo)識的六大類，分別以字母P、M、K、N、S、H表示。P類用于加工長切屑的鋼件;M類用于加工不銹鋼件;K類用于加工短切屑的鑄鐵件;N類用于加工短切屑的非鐵材料;s類用于加工難加工材料H類用于加工硬材料。鍍層硬質(zhì)合金刀具又分為：化學(xué)氣相沉積CVD和物理氣相沉積PVD兩種⑧金剛石刀具④陶瓷刀片材料如氮化硅陶瓷Si3N4，立方氮化硼CBN。

從切削工藝上可分為：銑削類刀具(面銑刀、立銑刀、圓鼻刀、球頭銑刀、錐度銑刀)孔加工類刀具(麻花鉆、鉸刀、鏜刀、絲錐等)。

為了滿足數(shù)控機床對刀具耐用、易調(diào)、穩(wěn)定、可換等要求，機夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應(yīng)用，占整個數(shù)控刀具的40%-50%，金屬切除量占總數(shù)的80%～90%。

2.數(shù)控加工刀具的選擇·

一刀具選擇的總原則：安裝調(diào)整方便、可靠性好、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇刀柄較短的刀具，以增強加工的剛性。

1)根據(jù)工件的表面尺寸選擇刀具

選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工件的表面尺寸相適應(yīng)用。生產(chǎn)中，加工平面零件周邊的輪廓，常采用立銑刀;銑削平面，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀。加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或孔粗加工時，可選用鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀;對一些立體型面和變斜面輪廓外形的加工，選用盤形銑刀、圓鼻刀、平刀做粗加工，選用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀做精加工。

2)根據(jù)工件的表面形狀選擇刀具

在進行模具加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭銑刀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，則可以使整個加工成本大大降低。

3)合理安排刀具的排列順序

在經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中，由于刀具的磨損、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(yīng)遵循以下原則：

①工序集中一次裝夾，同一把刀具能完成其進行的所有加工步驟;

②粗精加工的刀具應(yīng)分開使用;

③先面后孔;

④先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工;

⑤合理利用數(shù)控機床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)效率;

⑥盡量減少刀具數(shù)量。