1、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數控加工工藝中的重要內容，它不僅影響數控機床的加工效率，而且直接影響加工質量。CAD/CAM技術的發(fā)展，使得在數控加工中直接利用CAD的設計數據成為可能，特別是微機與數控機床的聯(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。 現在，許多CAD/CAM軟件包都提供自動編程功能，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，編程員只要設置了有關的數，就可以自動生成NC程序并傳輸至數控機床完成加工。因此，數控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機

2、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控加工的特點。本文對數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。 1.數控加工常用刀具的種類及特點 數控加工刀具必須適應數控機床高速、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。數控刀具的分類有多種方法。 根據刀具結構可分為： 整體式； 鑲嵌式，采用焊接或機夾式連接，機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種； 特殊型式，如

3、復合式刀具，減震式刀具等。 根據制造刀具所用的材料可分為： 高速鋼刀具； 硬質合金刀具； 金剛石刀具； 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 車削刀具，分外圓、內孔、螺紋、切割刀具等多種； 鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等； 鏜削刀具； 銑削刀具等。 為了適應數控機床對刀具耐用、穩(wěn)定、易調、可換等的要求，近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用，在數量上達到整個數控刀具的30%40%，金屬切除量占總數的80%90%。 數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： 剛性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及熱變形??； 互換性好，便于快速換刀； 壽

4、命高，切削性能穩(wěn)定、可靠； 刀具的尺寸便于調整，以減少換刀調整時間； 刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除； 系列化，標準化，以利于編程和刀具管理。 2.數控加工刀具的選擇 刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應根據機床的加工能力、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，應選硬質合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選

5、高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質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量和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低。 在

6、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、調整方法以及調整范圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我的加工中心采用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。 在計算機型數控加工中，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，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則： 盡量減少刀具數量； 一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工部位； 粗精加工

7、的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具； 先銑后鉆； 先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工； 在可能的情況下，應盡可能利用數控機床的自動換刀功能，以提高生產效率等。 3.數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，一般以提高生產率為主，但也應考慮計算機性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、計算機性和加工成本。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合經驗而定。 切削深度ap。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，ap就等于加工余量，這是提高生產率的一個有效措施。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。數控機床

8、的精加工余量可略小于普通機床。 切削寬度ae。一般ae與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。計算機型數控加工中，一般ae的取值范圍為：ae=（0.60.9）Dc。 切削速度Vc。提高Vc也是提高生產率的一個措施，但Vc與刀具耐用度的關系比較密切。隨著Vc的增大，刀具耐用度急劇下降，故Vc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，Vc可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時，Vc可選200m/min以上。 主軸轉速n(r/min)。主軸轉速一般根據切削速度Vc來選定。計算公式為： n=1000Vcpd 式中，d為

9、刀具或工件直徑（mm）。 數控機床的控制面板上一般備有主軸轉速修調（倍率）開關，可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。 進給速度Vf。Vf應根據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開關進行人工調整，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。 隨著數控機床在生產實際中的廣泛應用，數控編程已經成為數控加工中的關鍵問題之一。在數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，

10、從而保證零件的加工質量和加工效率，充分發(fā)揮數控機床的優(yōu)點，提高企業(yè)的經濟效益和生產水平。 該文章轉摘自數控技術網(鉸孔加工問題產生的原因及解決措施” 在鉸孔加工過程中，經常出現孔徑超差、內孔表面粗糙度值高等諸多問題。問題產生的原因 孔徑增大，誤差大 鉸刀外徑尺寸設計值偏大或鉸刀刃口有毛刺；切削速度過高；進給量不當或加工余量過大；鉸刀主偏角過大；鉸刀彎曲；鉸刀刃口上粘附著切屑瘤；刃磨時鉸刀刃口擺差超差；切削液選擇不合適；安裝鉸刀時錐柄表面油污未擦干凈或錐面有磕碰傷；錐柄的扁尾偏位裝入機床主軸后錐柄圓錐干涉；主軸彎曲或主軸軸承過松或損壞；鉸刀浮動不靈活；與工件不同軸；手鉸孔時兩手用力不均勻，使鉸刀

11、左右晃動。 孔徑縮小 鉸刀外徑尺寸設計值偏?。磺邢魉俣冗^低；進給量過大；鉸刀主偏角過?。磺邢饕哼x擇不合適；刃磨時鉸刀磨損部分未磨掉，彈性恢復使孔徑縮??；鉸鋼件時，余量太大或鉸刀不鋒利，易產生彈性恢復，使孔徑縮??；內孔不圓，孔徑不合格。 鉸出的內孔不圓 鉸刀過，剛性不足，鉸削時產生振動；鉸刀主偏角過小；鉸刀刃帶窄；鉸孔余量偏；內孔表面有缺口、交叉孔；孔表面有砂眼、氣孔；主軸軸承松動，無導向套，或鉸刀與導向套配合間隙過大；由于薄壁工件裝夾過緊，卸下后工件變形。 孔的內表面有明顯的棱面 鉸孔余量過大；鉸刀切削部分后角過大；鉸刀刃帶過寬；工件表面有氣孔、砂眼；主軸擺差過大。 內孔表面粗糙度值高 切削速

12、度過高；切削液選擇不合適；鉸刀主偏角過大，鉸刀刃口不在同一圓周上；鉸孔余量太大；鉸孔余量不均勻或太小，局部表面未鉸到；鉸刀切削部分擺差超差、刃口不鋒利，表面粗糙；鉸刀刃帶過寬；鉸孔時排屑不暢；鉸刀過度磨損；鉸刀碰傷，刃口留有毛刺或崩刃；刃口有積屑瘤；由于材料關系，不適用于零度前角或負前角鉸刀。 鉸刀的使用壽命低 鉸刀材料不合適；鉸刀在刃磨時燒傷；切削液選擇不合適，切削液未能順利地流動切削處；鉸刀刃磨后表面粗糙度值太高。鉸出的孔位置精度超差 導向套磨損；導向套底端距工件太遠；導向套長度短、精度差；主軸軸承松動。 鉸刀刀齒崩刃 鉸孔余量過大；工件材料硬度過高；切削刃擺差過大，切削負荷不均勻；鉸刀主

13、偏角太小，使切削寬度增大；鉸深孔或盲孔時，切屑太多，又未及時清除；刃磨時刀齒已磨裂。 鉸刀柄部折斷 鉸孔余量過大；鉸錐孔時，粗精鉸削余量分配及切削用量選擇不合適；鉸刀刀齒容屑空間小，切屑堵塞。 鉸孔后孔的中心線不直 鉸孔前的鉆孔偏斜，特別孔徑較小時，由于鉸刀剛性較差，不能糾正原有的彎曲度；鉸刀主偏角過大；導向不良，使鉸刀在鉸削中易偏離方向；切削部分倒錐過大；鉸刀在斷續(xù)孔中部間隙處位移；手鉸孔時，在一個方向上用力過大，迫使鉸刀向一端偏斜，破壞了鉸孔的垂直度。 解決措施 1，孔徑增大，誤差大 根據具體情況適當減小鉸刀外徑；降低切削速度；適當調整進給量或減少加工余量；適當減小主偏角；校直或報廢彎曲的

14、不能用的鉸刀；用油石仔細修整到合格；控制擺差在允許的范圍內；選擇冷卻性能較好的切削液；安裝鉸刀前必須將鉸刀錐柄及機床主軸錐孔內部油污擦凈，錐面有磕碰處用油石修光；修磨鉸刀扁尾；調整或更換主軸軸承；重新調整浮動卡頭，并調整同軸度；注意正確操作。 2，孔徑縮小 更換鉸刀外徑尺寸；適當提高切削速度；適當降低進給量；適當增大主偏角；選擇潤滑性能好的油性切削液；定期互換鉸刀，正確刃磨鉸刀切削部分；設計鉸刀尺寸時，應考慮上述因素，或根據實際情況取值；作試驗性切削，取合適余量，將鉸刀磨鋒利。 3，鉸出的內孔不圓 剛性不足的鉸刀可采用不等分齒距的鉸刀，鉸刀的安裝應采用剛性聯(lián)接，增大主偏角；選用合格鉸刀，控制預

15、加工工序的孔位置公差；采用不等齒距鉸刀，采用較長、較精密的導向套；選用合格毛坯；采用等齒距鉸刀鉸削較精密的孔時，應對機床主軸間隙進行調整，導向套的配合間隙應要求較高；采用恰當的夾緊方法，減小夾緊力。 4，孔的內表面有明顯的棱面 減小鉸孔余量；減小切削部分后角；修磨刃帶寬度；選擇合格毛坯；調整機床主軸。 5，內孔表面粗糙度值高 降低切削速度；根據加工材料選擇切削液；適當減小主偏角，正確刃磨鉸刀刃口；適當減小鉸孔余量；提高鉸孔前底孔位置精度與質量或增加鉸孔余量；選用合格鉸刀；修磨刃帶寬度；根據具體情況減少鉸刀齒數，加大容屑槽空間或采用帶刃傾角的鉸刀，使排屑順利；定期更換鉸刀，刃磨時把磨削區(qū)磨去；鉸

16、刀在刃磨、使用及運輸過程中，應采取保護措施，避免碰傷；對已碰傷的鉸刀，應用特細的油石將碰傷的鉸刀修好，或更換鉸刀；用油石修整到合格，采用前角510的鉸刀。 6，鉸刀的使用壽命低 根據加工材料選擇鉸刀材料，可采用硬質合金鉸刀或涂層鉸刀；嚴格控制刃磨切削用量，避免燒傷；經常根據加工材料正確選擇切削液；經常清除切屑槽內的切屑，用足夠壓力的切削液，經過精磨或研磨達到要求。 7，鉸出的孔位置精度超差 定期更換導向套；加長導向套，提高導向套與鉸刀間隙的配合精度；及時維修機床、調整主軸軸承間隙。 8，鉸刀刀齒崩刃 修改預加工的孔徑尺寸；降低材料硬度或改用負前角鉸刀或硬質合金鉸刀；控制擺差在合格范圍內；加大主

17、偏角；注意及時清除切屑或采用帶刃傾角鉸刀；注意刃磨質量。 9，鉸刀柄部折斷 修改預加工的孔徑尺寸；修改余量分配，合理選擇切削用量；減少鉸刀齒數，加大容屑空間或將刀齒間隙磨去一齒。10，鉸孔后的孔中心線不直 增加擴孔或鏜孔工序校正孔；減小主偏角；調整合適的鉸刀；調換有導向部分或加長切削部分的鉸刀；注意正確操作。 點擊進入數控論壇討論“小直徑鉆削加工注意事項” 機床 為了保證微小孔加工具有良好的尺寸精度、圓度及平直度，重要的前提條件必須使用進給精度高、穩(wěn)定性好的機床；尤其應注意的是，大力抑制主軸、夾具、刀具的綜合誤差。 適用于小直徑孔加工的機床之一，是Louis Levin & Son公司開發(fā)的臥

18、式微型鉆床，是一種帶底座的小型車床，配有專用的鉆削附屬裝置，可進行高精度小直徑孔加工。該裝置帶有可進行水平方向、垂直方向調整的導軌，便于與主實現同軸。主軸與鉆頭軸的調直使用專用儀表，可讓兩軸在低速回轉時進行調整，與一般只由鉆頭回轉的加工方法相比，采用主軸與鉆頭軸同時回轉的方式，可獲得更高的同軸度。 微型鉆頭的柄部形狀大致有兩種，一種是細小直柄，另一種是粗桿直柄。刀具材料仍然以鈷高速鋼為主。近年來，涂層鉆頭和硬質合金鉆頭已大量出現，尤其是細晶粒硬質合金，其耐磨性和韌性均有很大提高，目前已開發(fā)出粒徑為0.5m以下的WC超細晶粒硬質合金，如佳友電工公司開發(fā)的AFI細晶粒硬質合金，其抗彎強度達500kg/mm2，硬度92.5HRA，用其制作微型鉆頭，切削性能十分理想。進行鉆孔作業(yè)之前，應使用顯微鏡等對備用鉆頭進行仔細檢查，如果使用研磨精度不高的鉆頭，不僅會降低加工孔的精度，嚴重時還會造成鉆頭折斷。 在鉆頭尺寸精度方面，如果是加工