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論數控加工工藝對刀具（jù）優化設計（jì）的影響

2019-5-10 來源：承德技師學院作者：李占超潘（pān）小新

摘（zhāi）要（yào）：在現代化製造業飛速發展的今天，相較傳統車床（chuáng），數控車床具有更好的工作效率和更高的產品質量保證，隨著數控加工工藝領域關鍵技術的突破，數（shù）控機床的加工速度及精度都大幅度提升。在人機交互的狀態（tài）下利用編（biān）程選擇（zé）數控機床刀具，控製切削用量成為數控機床加工速度和加工（gōng）質量優化的關鍵（jiàn）因素。本文討論了刀具優化與改進的（de）可能性，針（zhēn）對目前數控機床刀具的諸多不（bú）足加（jiā）以分析並提出部分優化措（cuò）施。

關鍵詞：數控加工；刀（dāo）具；優化改進

一、數控車床加工（gōng）刀具應用現狀（zhuàng）

實中還存在因為兩把（bǎ）車刀反複切換，程序使用時間延長所（suǒ）導致的崩刀狀況，無形中增加了設備維修及刀具使用（yòng）成本。

二（èr）、刀具總體優化目標

隨著科技的發（fā）展，製造業（yè）要求現代化革新，機械（xiè）加（jiā）工要追求智能化、綠色化，其（qí）數（shù）控車床的加工效率和精度都（dōu）有（yǒu）待進一步提升，刀具的優化（huà）是提（tí）高零件（jiàn）的加工精度和質量保證的決（jué）定因素之一。刀具的（de）選擇首先應該（gāi）能滿足零件生產（chǎn）的各項指標，即高產出、高質量、低耗能。高生產率要（yào）考慮刀具直徑、切除效率、換刀（dāo）頻次、工件裝卡等因素；質量的（de）保證要努力（lì）避免刀具和零件發生幹（gàn）涉；成（chéng）本的降低則要求更（gèng）耐磨損的刀具材質、更（gèng）節約簡便（biàn）的維修方式等。刀（dāo）具總體優化（huà）目標因素應圍繞質量、效率、成本三點的（de）有（yǒu）機（jī）結合（hé），並以此作為刀具選擇是否合（hé）理的判斷標準。三、數（shù）控車床加工刀具的優化與改進

（一）加工刀（dāo）具（jù）安裝位置恰當

在數控車床的使用中，容易發生刀具破損，如果檢查（chá）結果（guǒ）顯示工件表麵（miàn）存在振紋，則（zé）很有可能是安裝位置不（bú）恰當導致的。刀具的刀尖與刀工件軸線位（wèi）置不恰當，會引（yǐn）發切削（xuē）時的振動，由此造成的刀具受損會大大影響工作進程。因此（cǐ），在道具安裝時一（yī）定要（yào）保證刀具安裝牢固（gù）、位（wèi）置恰當，對齊墊片前端，根據精加工或是（shì）車削大（dà）直（zhí）徑工件的不同情況（kuàng）控製好刀尖探出長（zhǎng）度，避免出現剛度差，使得加工件表麵粗糙（cāo），或存在紮刀、打刀等問（wèn）題。同時，還要采取一定措施保證車刀安裝的穩固性，例如（rú）用螺釘固定，擦拭墊（diàn）片等。

（二）選擇加工刀具種類

數控車床（chuáng）在加工中適合孔加工的刀具種類較多，有車刀、拉刀（dāo）、麻（má）花鑽、銑刀、鉸刀等，為了（le）達到總體質量、效率（lǜ）和成本的優化目標，確保刀具與車床待加工種類的適應性，要選擇符（fú）合表麵（miàn）、孔、槽、倒角、型腔等加工特征種（zhǒng）類的材質（zhì），保證一（yī）定的對應性。其（qí）次（cì），為（wéi）提高其安裝與調整的（de）便捷性以及管理的高效化，還（hái）要注意刀具的通用化、標準化指（zhǐ）標。小型車刀與螺紋車刀，以及多功能車刀由於（yú）刃磨方便，精度較高，抗彎與衝擊韌性性能好，通常適用於整體（tǐ）式的車刀選擇。而結構簡單，剛性良好，製（zhì）造方便的刀具則適用於焊接（jiē）式車刀。在實際決策時，選刀過程相對係統，要全麵考慮被加（jiā）工特征的特性，如形狀、尺寸、精度等標準以及加工（gōng）工件的形狀裝夾方式、加工效率和加工精（jīng）度（dù）等因素。

（三）確定刀具（jù）材料

刀具材料的選取（qǔ）會為加工（gōng）成本帶來直接的影響。根據（jù）工（gōng）件的材料、鑽削工藝以及切削量的不同，鑽頭頭部、刀頭材料（liào）應該適當調整，如精鏜刀（dāo）的刀頭（tóu）以精密微調型為首選，刀頭材料以硬質合金為主。為（wéi）充分發揮刀具材質（zhì）的切削性能，避免發生因（yīn）切屑堵塞致使鑽頭折斷的情況，要盡可能采（cǎi）用硬質合金，但要把握好被切削工件材料的實際情況，避免浪費。對於要求切削速度高、耐磨性好、形（xíng）狀複雜的工件，或加工（gōng）難加工材料，則宜采用高效能高速鋼材質的刀（dāo）具。合金工具鋼適合搓絲板、板牙、手鉸刀、手絲錐等刀具。手（shǒu）動低速刀具或僅用幾次就不再用的刀具，可選用碳素工具鋼。

（四）確定刀具直徑、長度及（jí）切刃長（zhǎng）度

在一般情況下，已加工部（bù）分不會與刀具光杆部分發生（shēng）碰撞，但當切（qiē）削刃長度小於刀具當前切削深（shēn）度（dù）時則會（huì）導致模具損壞或精（jīng）度下降。在精加工時，為避（bì）免（miǎn）刀尖（jiān）的穩定性差而發生振動，造（zào）成精度問題，應選擇能減少振動（dòng）的長度較短的刀具。再者，理論上，刀架與工（gōng）件（jiàn）的距離要恰當。例如（rú），某刀具要加工到直孔底部，刀具的長度應該大（dà）於刀具加工終點位置到孔表麵的高度距離。

（五）加工刀具的結構優化

為降低產（chǎn）生裝夾誤差，確保加工表麵精度及相互位置，在數控車床的加工（gōng）刀具結構優化上，要盡量少用複雜結構的刀。而在刀（dāo）的結構上，為減少不使用旋轉刀架，避免由於刀具的磨損而導致生產中斷（duàn），降低機器維修難度，可以通過合並，將加工輪軸蓋結構上的兩把刀變為一把刀（dāo）。

（六）加工（gōng）刀具的（de）有效補償

加工過程中，為保證機床功效與加工零件質量，要注重數控車床更換加（jiā）工對象時的刀具補償（cháng）問題。由於實際操作中的刀具安裝位（wèi）置會與理論編程位置存在一定的偏差，實際（jì）安裝位置就需要（yào）進行刀具補償以彌補差距。在刀具有效補償之後，不用調整零件的加工程序（xù），但要在（zài）進行刀具更換時，改（gǎi）變刀具的位置補償值（zhí）。相對補償與絕對補償是刀（dāo）具位置補償的兩種主要方式，一般都是由程序段內的T代碼來加以實現。而T代碼後4位數中，前兩位表示刀具（jù）號，後（hòu）兩位表示刀具的補償（cháng）寄存器地址號，記錄了包括刀具幾何偏置量、磨損偏置量等重要信息（xī），在設定過程中，可以結合實際生產需要及刀具性能、精度等進行調整。

三、小結

隨著數控（kòng）機床在實際工件加（jiā）工生產（chǎn）中的（de）廣泛應用，刀具優化改進問題已（yǐ）經成（chéng）為提高生產效率、提升產品質量（liàng）、減少（shǎo）設備維修、節（jiē）約生產成本、滿足人們對工件精度（dù）高要求的關（guān）鍵。實（shí）際中，進行選刀決策一般（bān）基於加工特征，以形狀、尺寸、精度等作為標準進行決策。本文提（tí）出了在批量生（shēng）產時的選刀策略，包括根據在人（rén）機交互狀態下切削用量、工件情況下的刀具安裝、刀具選擇、有效補償等，為數控刀（dāo）具（jù）的有效優化以及數控機床技術（shù）的發展提供參考。

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