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(jī)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(shí)充分考慮數(shù)控加工特點(diǎn)，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(diǎn)和難點(diǎn)仍在于如何高速、高效率地正確選用數(shù)控機(jī)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(jī)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(diǎn)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(jī)床高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，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(jìn)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(duì)不同的加工零件和機(jī)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(jī)床上安裝定位用的柄部是一體的。這種刀柄對(duì)機(jī)床與零件的變換適應(yīng)能力較差。為適應(yīng)零件與機(jī)床的變換，用戶必須儲(chǔ)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(jī)床主軸相結(jié)合。錐柄具有不自鎖，換刀方便等特點(diǎn)。刀柄常用的規(guī)格有40號(hào)、45號(hào)和50號(hào)。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(shí)應(yīng)考慮刀柄規(guī)格與機(jī)床主軸、機(jī)械手相適應(yīng)。JT：表示采用國際標(biāo)準(zhǔn)IS07388號(hào)加工中心機(jī)床用錐柄柄部(帶機(jī)械手夾持槽);其后數(shù)字為相應(yīng)的ISO錐度號(hào)。BT：表示采用日本標(biāo)準(zhǔn)MAS403號(hào)加工中心機(jī)床用錐柄柄部(帶機(jī)械手夾持槽);其后數(shù)字為相應(yīng)的ISO錐度號(hào)。對(duì)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(qiáng)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(qiáng)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(dòng);對(duì)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(jià)格較為昂貴，但在數(shù)控機(jī)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(shí)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(jī)夾式連接，機(jī)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(hào)分成用顏色標(biāo)識(shí)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(jī)床對(duì)刀具耐用、易調(diào)、穩(wěn)定、可換等要求，機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應(yīng)用，占整個(gè)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(qiáng)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(shí)，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(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或孔粗加工時(shí)，可選用鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀;對(duì)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(jìn)行模具加工時(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(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。

3)合理安排刀具的排列順序

在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過程中，由于刀具的磨損、測(cè)量和更換多為人工手動(dòng)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工序集中一次裝夾，同一把刀具能完成其進(jìn)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(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工;

⑤合理利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率;

⑥盡量減少刀具數(shù)量。