CNC加工中刀具的选择与切削用量的确定
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数控刀具
数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。
1.数控加工常用刀具的种类及特点
数控刀具的分类有多种方法。
- 根据刀具结构可分为：
- 整体式；
- 镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；
- 特殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。
- 根据制造刀具所用的材料可分为：
- 高速钢刀具；
- 硬质合金刀具；
- 金刚石刀具；
- 其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。
- 从切削工艺上可分为
- 车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；
- 钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；
- 镗削刀具；
- 铣削刀具等。
- 刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小；
- 互换性好，便于快速换刀；
- 寿命高，切削性能稳定、可靠；
- 刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；
- 刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；
- 系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。
2.数控加工刀具的选择
加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具，迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄（三种规格）和锥柄（四种规格）两种，共包括16种不同用途的刀柄。
- 尽量减少刀具数量；
- 一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；
- 粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；
- 先铣后钻；
- 先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；
- 在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。
3.数控加工切削用量的确定
- 切削深度ap。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。
- 切削宽度ae。一般ae与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控加工中，一般ae的取值范围为：ae=（0.6～0.9）Dc。
- 切削速度Vc。提高Vc也是提高生产率的一个措施，但Vc与刀具耐用度的关系比较密切。随着Vc的增大，刀具耐用度急剧下降，故Vc的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削合金刚30CrNi2MoVA时，Vc可采用8m/min左右；而用同样的立铣刀铣削铝合金时，Vc可选200m/min以上。
- 主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度Vc来选定。计算公式为：
- n=1000×V
c
p×d
- 式中，d为刀具或工件直径（mm）。
- 数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。
- n=1000×V
- 进给速度Vf。Vf应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。Vf的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时，Vf可选择得大些。在加工过程中，Vf也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。
- 随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。
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