機加工數控刀具的選擇方（fāng）法

刀具的選擇是數控加工工藝中（zhōng）的重要內容之一，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響零件的加工質量。由於數控機床的主軸轉速及範圍遠遠高於（yú）普通（tōng）機床，而且主軸輸出功率較大，因此與傳統（tǒng）加工方法（fǎ）相比，對數控加工刀具的提出了更高的（de）要求，包括精度高、強度大、剛性好、耐用度高，而且要求尺寸（cùn）穩定，安裝調整方便。這就要求刀具的結構合理（lǐ）、幾何參數（shù）標準化、係列（liè）化。

數控刀具是提高加工效率的先決

它的選用取決於被加工零（líng）件的幾何形狀、材料狀態、夾具和機床（chuáng）選用刀具（jù）的剛（gāng）性（xìng）。應考慮（lǜ）以下方（fāng）麵：

(1)根據零件（jiàn）材料的切削性能選擇刀具。如車或銑高強度鋼、鈦合金、不鏽鋼零件，建議選擇耐磨性較好（hǎo）的可轉位（wèi）硬質合金刀具。

(2)根據零件的（de）加（jiā）工階段選擇刀具。即粗加（jiā）工階段以去除餘量（liàng）為主，應（yīng）選擇剛性較好、精度較低的刀（dāo）具，半精加工、精加工階段以（yǐ）保證零件的加工精度和（hé）產品質量為主，應選擇耐用度高、精度較高（gāo）的刀（dāo）具，粗加工階段所用刀具的精度最低、而精加工階段所用刀具的精度最（zuì）高。如果粗、精加（jiā）工選（xuǎn）擇相同的（de）刀具，建議粗加工時選用精（jīng）加工淘汰下來的刀具，因為精加工（gōng）淘汰的刀（dāo）具磨損情況大多為刃部（bù）輕微磨損（sǔn），塗層磨（mó）損修（xiū）光，繼續使用會影響精加工的加工質量，但對粗加工的影響較小。

(3)根據（jù）加工區域的特點選擇（zé）刀具和幾何參數。在零件結構允許的情況下應（yīng）選用大直徑、長徑（jìng）比值（zhí）小的刀具；切（qiē）削薄壁、超（chāo）薄壁零件的（de）過中心銑（xǐ）刀端刃應有足夠的向心角，以（yǐ）減少刀具和切削（xuē）部位的切削（xuē）力（lì）。加工鋁、銅等較軟材料零件時應選擇前角稍大一（yī）些的立銑刀，齒數也不要超（chāo）過4齒。

選取刀具時（shí），要使刀具的（de）尺寸與被加工工件的（de）表麵尺寸相適（shì）應。生產中，平麵零（líng）件周邊輪廓的加工，常（cháng）采（cǎi）用立銑刀；銑削平麵時，應選硬質合（hé）金刀片（piàn）銑（xǐ）刀；加工（gōng）凸台、凹槽（cáo）時，選高（gāo）速鋼（gāng）立銑刀（dāo）；加工毛坯表麵（miàn）或粗加工孔時，可選取鑲（xiāng）硬質合金刀片（piàn）的玉米銑刀；對一些立體型麵和變斜角輪廓外形的加工，常采（cǎi）用球（qiú）頭銑刀、環（huán）形銑刀、錐形銑刀（dāo）和盤形銑刀。 

在進行自由曲麵加工（gōng）時，由於球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為（wéi）保證加工精度，切削（xuē）行距一般很小，故球頭銑刀適用於曲麵（miàn）的精（jīng）加工。而（ér）端銑刀無論是在（zài）表麵加工質量上還（hái）是在加工效（xiào）率上都（dōu）遠遠優於球（qiú）頭銑刀，因此，在確保零件加工不過切的前提下（xià），粗加工和（hé）半精加工曲（qǔ）麵時，盡量選擇端銑刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關係極大（dà），必須引起注意（yì）的是，在大多數情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的（de）加工質量和加工效（xiào）率（lǜ）的提高，則可以使整個加工成本大大降低。

在加工中心上，所有刀（dāo）具全都預先裝在刀庫裏（lǐ），通過數（shù）控程序（xù）的選（xuǎn）刀（dāo）和換刀指令（lìng）進行相應的換刀動作。必須選用適合機床刀（dāo）具係統規格（gé）的相應標準刀柄，以便數控加工用刀具能夠迅速、準確地安裝到機床主軸上或返回刀庫。編（biān）程人員應能夠了解（jiě）機床所用刀柄的結構（gòu）尺寸、調整方法以及調整範圍等方麵的內容，以保（bǎo）證在（zài）編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸，合理安排（pái）刀具的排列順序。

特（tè）征造型不僅能表達機械（xiè）零（líng）件的（de）底層（céng）幾（jǐ）何信息，而且可從具（jù）有工程意義的（de）較高層次上對產品進行表達和建模，有效支持產品整個生命周期內的各個環節。因此，特征造（zào）型是將設計與質量計算、工程分析、數控加工編程等環節聯結起來的紐帶（dài）。

大多數特征造型係統（tǒng）均采用邊界表示法(B-rep)和構造幾何法（fǎ）(CSG)相結合的方法來描述零件（jiàn）的形（xíng）狀特征。邊界表示法（fǎ）主要用於描述（shù）構成幾何體的幾何元素(頂點、線、麵等)之（zhī）間的拓撲關係，並可輔助（zhù）用戶選取特定的幾何元素；構造幾何法（fǎ）則通過樹形操作完成實體體素的（de）拚合，形成最終設計特征。本（běn）文主要討（tǎo）論構造幾（jǐ）何（hé）法的擴展及其在數（shù）控鏜刀特征造型係統中的應用。該方法對於其它數控刀具同（tóng）樣適用。

數控加工刀具的選（xuǎn）擇

刀具的選擇是在數控編程的人（rén）機交互狀態下進行的。應根據機（jī）床的加工能（néng）力（lì）、工（gōng）件材科的性能、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（zé）是：安裝調整方便、剛性好、耐用（yòng）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（jiā）工的剛性。

(1)選取刀具時，要使（shǐ）刀（dāo）具（jù）的尺寸與被加工工件的表麵（miàn）尺（chǐ）寸相適應（yīng）。生產中（zhōng），平麵零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平麵時，應選硬質合金刀片銑刀，加工（gōng）凸台、凹槽時，選高速鋼立（lì）銑（xǐ）刀；加工毛坯表麵（miàn）或粗加（jiā）工孔時，可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀；對一些立體（tǐ）型（xíng）麵（miàn）和變斜角輪廓（kuò）外形的加工（gōng），常采用球頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

(2)在進行自由曲（qǔ）麵（模具）加工時，由於球頭（tóu）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（duān）密距，故球頭常用於曲（qǔ）麵的精加工。而平頭刀（dāo）具在表麵（miàn）加工質量和切削效率方麵都優於球頭刀，因此（cǐ），隻要在保證不過切的前提下，無（wú）論是曲（qǔ）麵的粗加工還是精加工，都應優先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度（dù）與刀具價格關係極大，必須引（yǐn）起注（zhù）意的是，在（zài）大多數情況下，選擇好（hǎo）的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶（dài）來（lái）的加工質量和加工效（xiào）率的（de）提高，則可以使整個加（jiā）工成本大大降低。

(3)在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規定隨時進行選刀和按（àn）刀動作（zuò）。因此必須采用標準刀柄，以便（biàn）使鑽、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具迅速、準確（què）地裝到機床主軸或刀（dāo）庫上去。編程人員應了解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整範圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向（xiàng）尺寸。目（mù）前我國（guó）的加工中心采用TSG工具係（xì）統，其刀柄有直柄（3種規格）和錐柄（bǐng）（4種規格）2種，共（gòng）包括16種不同用途（tú）的刀柄。

(4)在經濟型數控機床的加工過程中，由於刀具的刃磨（mó）、測量（liàng）和（hé）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（zūn）循以下原則（zé）：①盡量減少刀具數量；②一把刀具裝夾後，應完成其所能進行的所有加工步驟；粗精加工的刀具應分開使用，即（jí）使是相同尺寸規格的刀具；④先銑後（hòu）鑽；⑤先進行曲麵精加工，後進行二維輪廓（kuò）精加工；⑥在可能的情況下，應盡可能利用（yòng）數控機床的自動換刀功能，以提（tí）高生（shēng）產效率等。