数控加工刀具的选择和切削量的确定

现在，许多 CAD/CAM 软件包都提供了自动编程功能。这些软件一般会在编程界面提示工艺规划的相关问题，如刀具选择、加工路径规划、切削量设置等，程序员只需设置相关问题即可。参数，可自动生成数控程序并传送给数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削量确定都是在人机交互的状态下完成的，与普通机床加工形成鲜明对比。同时，编程人员必须掌握刀具选择和切削量确定的基本原则。编程时充分考虑CNC加工的特点。本文就数控编程中必须面对的刀具选择和切削量确定问题进行了探讨，提出了一些原则和建议，并讨论了应注意的问题。

CNC加工常用刀具的种类及特点

数控加工刀具必须适应数控机床的高速、高效、自动化程度高，一般包括通用刀具、万能连接刀架和少数专用刀架。刀架与刀具相连，安装在机床的动力头上，因此逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类方法有很多种。

按工具结构可分为：

①积分

②镶嵌式，采用焊接或机夹连接，机夹式可分为不可转位和可转位两种

③ 特殊类型，如复合工具、减震工具等。

根据制造工具所使用的材料，可分为：

①高速钢工具

②硬质合金刀具

③金刚石工具

④ 其他材料工具，如立方氮化硼工具、陶瓷工具等。

从切割过程可以分为：

① 车刀，包括外圆、内孔、螺纹、刀具等。

②钻孔工具，包括钻头、铰刀、丝锥等。

③ 镗刀

④ 铣刀等

为满足数控机床对刀具耐用、稳定、易于调整、可更换的要求，机夹式可转位刀具近年来得到广泛应用，达到整个数控刀具的30%～40%。金额占总量的80%~90%。

与普通机床上使用的刀具相比，数控刀具有很多不同的要求，主要包括以下特点：

(1) 刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振性和热变形小

⑵ 互换性好，换刀方便快捷

(3) 寿命长，切削性能稳定可靠

⑷刀具尺寸调整方便，减少换刀调整时间

⑸刀具应能可靠地破碎或滚动切屑，以方便排屑

⑹系列化、标准化，方便编程和刀具管理。

CNC加工刀具的选择

刀具选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削量等相关因素正确选择刀具和刀架。

刀具选用的一般原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

在选择刀具时，刀具的尺寸要与被加工工件的表面尺寸相适应。

在生产中，常使用立铣刀加工平面零件的周边轮廓。铣平面时，应选用硬质合金刀片铣刀。加工凸台和凹槽时，选择高速钢立铣刀。在加工毛坯表面或粗加工孔时，可以选择带有硬质合金刀片的玉米铣刀。对于一些三维轮廓和可变斜角轮廓的加工，常使用球头铣刀、环形铣刀、圆锥铣刀和圆盘铣刀。

加工自由曲面时，由于球头刀具端部的切削速度为零，为了保证加工精度，切削线间距一般很密，所以球头常用于精加工表面。平头刀具在表面加工质量和切削效率方面优于球头刀具。因此，只要在保证不切削的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应该首选平头刀具。此外，工具的耐用性和精度与工具的价格有很大关系。需要注意的是，在大多数情况下，虽然选择好的刀具会增加刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，整个加工成本可以大大降低。

在加工中心上，各种刀具安装在刀库上，可根据程序规定随时进行选刀换刀。因此，必须使用标准刀架，才能将钻孔、镗孔、扩孔、铣削等工艺的标准刀具快速、准确地安装在机床主轴或刀库上。编程人员应了解机床上使用的刀架的结构尺寸、调整方法和调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。

在经济型CNC加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多由人工进行，辅助时间较长。因此，必须合理安排工具的排列顺序。一般应遵循以下原则：

① 尽量减少工具数量

② 刀具装夹后，应完成其所能完成的所有加工部分

③ 粗加工工具和精加工工具应分开使用，即使工具尺寸相同

④ 先铣后钻

⑤ 先进行表面精加工，再进行2D轮廓精加工

⑥ 在可能的情况下，尽量使用数控机床的自动换刀功能，提高生产效率。

在经济型CNC加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多由人工进行，辅助时间较长。因此，必须合理安排工具的排列顺序。一般应遵循以下原则：

① 尽量减少工具数量

② 刀具装夹后，应完成其所能完成的所有加工部分

③ 粗加工工具和精加工工具应分开使用，即使工具尺寸相同

④ 先铣后钻

⑤ 先进行表面精加工，再进行2D轮廓精加工

⑥ 在可能的情况下，尽量使用数控机床的自动换刀功能，提高生产效率。

中切割量的确定 C 数控加工

合理选择切削量的原则是在粗加工中，主要目的是提高生产率，但也要考虑经济性和加工成本。经济和加工成本。具体数值应根据机床手册、切削量手册、经验确定。

⑴切削深度t。

在机床、工件和刀具的刚度允许的情况下，t等于加工余量，这是提高生产率的有效措施。为保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定余量进行精加工。数控机床的精加工余量可以比普通机床略小。

⑵切割宽度L.

通常，L 与刀具直径 d 成正比，与切削深度成反比。在经济型CNC加工中，L的一般取值范围为：L=(0.6～0.9)d。

⑶切割速度v.

增加 v 也是提高生产率的一种措施，但 v 与工具的耐用性密切相关。随着v的增加，刀具的耐用性急剧下降，所以v的选择主要取决于刀具的耐用性。此外，切削速度也与被加工材料密切相关。例如，当用立铣刀铣削合金 30CrNi2MoVA 时，v 可以约为 8m/min。用同一把立铣刀铣削铝合金时，v可选大于200m/min。

(4)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。当表面粗糙度要求较低时，vF可以选择较大。在加工过程中，也可以通过机床控制面板上的微调开关手动调节vF，但最大进给速度受设备刚性和进给系统性能的限制。