数控加工中刀具的应用分析

  在数控加工中，正确的刀具选择至关重要，本文主要对选择刀具的注意事项以及刀具的优化应用进行了简单的介绍，旨在提高数控编程人员对于道具选择的精准度，从而保证零件的加工质量。
    刀具的选择
    数控加工中的刀具主要包括模块化刀具以及常规刀具两种。模块化刀具是刀具未来的主要发展方向，主要是由于模块化刀具的应用能够节约维护时间，并且使得刀具的标准化和合理化的程度有所提高，使刀具的性能得以充分的发挥，大大改善了刀具测量工作出现的中断现象。
    在数控加工中，刀具的选择是重中之重，正确的刀具选择能够使得机床的加工效率以及零件的加工质量得到很大程度上的提高。刀具的选择应该根据机床的性能、被加工零件的材料性能、加工工序以及加工量等等进行选择。
    与普通机床相比，数控机床的主轴转速以及功率都十分高，所以对刀具的要求就更加严苛，要求刀具需具有较大的精度强度，耐用性良好，并且易于安装调整等等优点，所以刀具的结构必须合理，其几何参数以及材料性能都要合乎一定的标准。对于数控刀具的正确选择是保证数控车床的加工效率的基础之一。刀具的选择主要应该考虑以下方面：
    1.1.零件材料的切削性能
    选择刀具时要充分考虑金属、非金属材料的刚度、硬度等草料性能，例如在对高强度钢、不锈钢零件等进行车或铣的加工时，要选择耐磨性好的硬质合金刀具。
    1.2.零件的加工阶段
    不同的加工阶段可以选择不同的刀具来满足切削的性能，在粗加工阶段对精度的要求较低，对刀具刚性的要求相对较高；在半精加工、精加工为了保证零件的质量就要选择精度高且耐用的刀具了。如果粗加工跟精加工阶段对刀具有一致性的要求，粗加工刀具可以使用精加工替换下来的刀具。
    1.3.零件的加工区域的特点
    当零件的结构允许时，一般尽量选择大直径、长径比值小的刀具。
    1.4.工件的加工余量、几何形状以及零件的技术经济指标
    正前角刀片：适用于内轮廓加工或者当工件结构形状较复杂时可以优先选用。
    负前角刀片：适用于加工外圆，当加工条件恶劣或者金属切除率较高时可以选择此类刀片。我们再次就不一一介绍了。在对道具进行选择时，一定要充分考虑刀具能够承受的切削用量，当加工余量大时要选择刀尖角较大的刀片，反之则选择小的。
    刀具的优化
    2.1.总体优化目标
    现代化进程的加快，各个行业之间的影响以及相互渗透程度越来越大，这就使得对产品质量的要求越来越严格，机械工业更是这样。正确的刀具选择就是在加工中能够保证零件的质量，满足零件的各项技术要求并且在降低能耗的同时能够提高生产效率。提高生产率的主要途径有：提高切除效率，容易装卡工件以及换刀方便；降低成本主要体现在刀具的磨损量小，能源的利用率高等等，因此对于刀具的选择的优化总体目标为:提高加工质量，提高生产效率，降低生产成本。所以正确合理的选择刀具是实现以上目标的基本前提。保证加工质量就要尽量使零件与刀具间不发生干涉；提高生产效率就在允许范围内尽量使用直径较大的刀具；降低生产成本就是在满足切削要求的基础上尽量使用合理的刀具材料，不出现杀鸡用牛刀的现象。在目前对于刀具优化的研究中来看，由于优化目标过于单一，所以优化效果十分有限。虽然对于加工时间的优化上取得了一些进展，但是在加工质量以及加工效率方面的结合还需要继续完善。
    2.2.加工特征特性
    加工特征的种类的种类比较多，如表面、倒角、槽、孔、型腔等等，而这些大的特征类型又分很多子类型，不同特征需要的加工特性也不尽相同。以孔为例，某些孔对应的刀具有时候是唯一的，如平底盲孔加工时一般只选用铣刀加工，而不是钻头加工。一般来说对于这些加工特征特性的刀具的选择都是有一定的规则以及规律的，如形状、尺寸、精度等都是有固定要求的，因此对于此类加工特征的选刀是比较简单的，无需进行优化，当然了这些由于日积月累的经验总结出的选到规则也是对刀具进行优化的结果。
    在数控车床加工中，加工中心的刀具种类十分繁杂，对于刀具的选择除了加工工件的形状装夹方式的考虑外，还要充分考虑加工效率和加工精度等等。
    另外，钻头的选择主要是依据工件的材料钻削工艺以及刀柄结构形式。具有标准直径的钻头根据实际的加工需要再对刀刃进行打磨，可以磨成N、s 、x 等等各种形状。当机床在在自动执行钻孔程序过程中，往往会出现机床切屑的缠绕导致堵塞的情况，严重时会导致钻头折断，所以可以在钻头刃磨时在后刀面上磨分屑槽，深度设定为进给量的4-5 倍。
    对于粗镗刀的选择主要考虑镗杆刚性以及刀头能承受的切削量，刀头材料选用硬质合金，若加工要求高，还可以选择立方氮化硼或人造金刚石的刀头，当然后者的造价也是相当可观的。
在实际操作中对于小于12mm直径的孔，可以使用稍加刃磨的键槽铣刀这样可以使粗糙度和位置精度有所提高，当孔的加工直径较大时，且镗刀的可选择性比较少，就可以选用立铣刀，缺点是这种道具对于机床的精度要求很高。

    数控机床在机械加工中的地位一直很高，为了不断优化其加工性能，刀具的模块化进程的脚步越来越快。数控编程人员应该熟悉对刀具的选择原则，从而使得零件的加工质量有所保证，使得数控机床的加工优势更加明显，从而提高企业效益以及生产水平。