機加工數（shù）控刀具的選擇方法

刀具的選擇是數控（kòng）加工工藝中的重要（yào）內容之一，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響零件的加工質量。由於（yú）數控機床的主軸轉速及範圍遠遠高於普通機床，而且主軸輸出（chū）功率（lǜ）較大（dà），因此與傳統加工方法相比（bǐ），對數控加工刀具（jù）的提出了更（gèng）高（gāo）的要求，包括精度高、強度大、剛性好、耐（nài）用度高，而且要求尺寸穩定，安裝調整方便。這就要求刀具的結構合理、幾何參數標準化、係列化。

數控刀具是提高加工效率的先決

它的選用取決於被加工零件的幾何形狀、材料狀態、夾具和機床選用（yòng）刀具的（de）剛性（xìng）。應考慮以下方麵（miàn）：

(1)根據零件材（cái）料（liào）的切削性能選擇刀具。如車或銑高強度鋼、鈦合金、不鏽（xiù）鋼零件，建議選擇耐（nài）磨性較好（hǎo）的可轉位硬（yìng）質合金刀具。

(2)根據（jù）零件的加工階段（duàn）選擇刀具。即粗加工階段以去除餘量為主，應選擇剛性較好、精度較低的刀具，半精加工、精（jīng）加工階段以保證零件的加工精度和產品（pǐn）質量為主，應選擇（zé）耐用度高、精度較高的刀具，粗加工（gōng）階段所（suǒ）用刀具的（de）精度最（zuì）低、而精加工階段所用刀具的精度最高。如（rú）果粗、精加工選擇相同（tóng）的刀具，建議粗（cū）加工時選用精（jīng）加工淘汰下來的（de）刀具，因為精加工淘汰的刀具磨（mó）損情況大多為刃部輕微磨損，塗（tú）層磨損修光，繼續使用會影響精加（jiā）工的加工質量，但對粗（cū）加（jiā）工的影響（xiǎng）較小。

(3)根（gēn）據加工區域的特（tè）點選擇刀具和幾何參數。在（zài）零件結構允許的情況下應（yīng）選（xuǎn）用大直徑、長徑比值小的刀具；切削薄（báo）壁、超薄壁零件的過中心（xīn）銑刀端刃應有足夠的向心角，以（yǐ）減少刀具（jù）和切削（xuē）部位的切削力。加工鋁、銅等較軟材料零件時（shí）應（yīng）選（xuǎn）擇前角稍大一些的立銑（xǐ）刀，齒數也不要（yào）超過4齒。

選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表麵尺寸相（xiàng）適應。生產中，平麵零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削（xuē）平麵時（shí），應選硬質合金刀片銑刀；加工凸台、凹槽（cáo）時（shí），選高速鋼立銑刀；加工毛坯表麵（miàn）或粗加（jiā）工孔時（shí），可（kě）選取鑲硬質（zhì）合金刀片的玉（yù）米銑刀；對一些立體型麵和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑（xǐ）刀、環形（xíng）銑刀、錐形銑刀和盤形銑（xǐ）刀。 

在進行自由曲麵加工時，由於球頭刀具的端部切削速度為（wéi）零，因此，為保證加工精度，切削行距一般很小，故球頭銑刀（dāo）適用於（yú）曲麵的精加工。而端銑刀無論是在表麵加工質量上還是在加工效率上都遠遠優於（yú）球頭銑刀，因（yīn）此，在確保零件加工不過切的前提下，粗加工（gōng）和半精加工曲麵時，盡量選（xuǎn）擇端銑刀。另外，刀具的耐用度（dù）和（hé）精度（dù）與刀具價格關係（xì）極大，必須引（yǐn）起注意的是，在大（dà）多數情況下，選擇好的刀（dāo）具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加（jiā）工質量和（hé）加工（gōng）效率的提高，則可以使整個加工（gōng）成本大（dà）大降低。

在加工（gōng）中心上，所有刀具全都預（yù）先裝在刀庫裏，通過數控程序的選刀和換刀指令進行相應的換刀動作（zuò）。必須選用適合機床刀具係統規格的相（xiàng）應標準刀柄，以便數控加（jiā）工用刀具能夠迅速、準確地安裝到機床（chuáng）主軸上或返回刀庫。編程人員應能夠了解（jiě）機床所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整範圍（wéi）等方麵的內容，以保證在編程時確定刀具（jù）的徑向和軸向尺寸，合理安排刀具的排列順序。

特征造型不僅能表達機械零（líng）件的底層幾何信息，而且可（kě）從具有工程意義的較高層（céng）次上對產品進行表達（dá）和建模，有效支持產品整個生命周（zhōu）期內的各個環節。因此，特征造型是將設計與質量計算、工程分析、數控加工編程等環節聯結起來的（de）紐帶。

大（dà）多數特征造型係統均采（cǎi）用邊（biān）界表示法（fǎ）(B-rep)和構造（zào）幾何法(CSG)相（xiàng）結合（hé）的方法來描述零件（jiàn）的形狀特征。邊界表示法主要用於描述構成幾何體的幾何元（yuán）素(頂點、線、麵等)之間的拓撲關係，並可輔助用戶選取（qǔ）特定的幾何元素；構造幾何法則通過（guò）樹形操作完成實體體素的拚合，形成最終設計特征。本文主要討論構造幾何法（fǎ）的擴展及其在數控鏜刀特征造型係統中的應用。該方法對於其它數控（kòng）刀具（jù）同（tóng）樣適用。

數控加工刀具的選擇

刀具的選擇（zé）是在數（shù）控編程的人（rén）機交互狀態下進行的。應根據機床的加（jiā）工（gōng）能力、工件材科的性能、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（zé）是：安裝調整方便、剛性好、耐用度（dù）和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀（dāo）柄（bǐng），以提高刀具加工（gōng）的剛（gāng）性（xìng）。

(1)選取刀具時，要（yào）使刀具的尺寸與被加工工件的（de）表麵尺寸相適應。生產中，平麵零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平麵時，應選硬質合金（jīn）刀片銑刀，加工凸台、凹槽時，選高速（sù）鋼立銑刀；加工毛坯表麵或粗加（jiā）工孔時，可選取鑲（xiāng）硬質合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型麵和變斜（xié）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。

(2)在進行自由曲麵（模具）加（jiā）工（gōng）時，由於球頭（tóu）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（bān）采用頂端密距，故球頭常用（yòng）於（yú）曲麵的精加工。而平頭（tóu）刀具在表麵加工質量和（hé）切削效率方麵都優於球頭刀，因此（cǐ），隻要在保證不過切的前（qián）提下，無論是曲麵的粗加工還是精加工，都應優先選擇平頭刀。另外，刀具的耐（nài）用度和（hé）精度與刀（dāo）具價格關係極大，必須引起注意的是（shì），在大多數情況下，選擇好（hǎo）的刀具雖然增加了刀具（jù）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（běn）大大降低。

(3)在加工中心上，各種刀具分（fèn）別裝在刀庫（kù）上，按程序規定隨時進行選刀和按刀動作。因此必須（xū）采用標準刀柄，以便使鑽、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具迅速、準確地裝到機床（chuáng）主軸或刀庫上去。編程（chéng）人員應了解機床上所（suǒ）用（yòng）刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整範圍（wéi），以便在編程時確（què）定刀具的（de）徑向和軸向尺寸。目前我國的加工（gōng）中心（xīn）采用TSG工具係統（tǒng），其刀柄有直柄（3種規格）和錐柄（4種規格）2種，共包括16種（zhǒng）不同用途的刀柄。

(4)在經濟型數控機床的加（jiā）工過程中，由於刀具的刃磨、測量和更換多為（wéi）人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必（bì）須合理安排刀具的排列順序。一般應（yīng）遵（zūn）循以下原則：①盡量減少刀具數量；②一（yī）把刀具裝夾（jiá）後，應完成其所能進行的所有加工步驟；粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸（cùn）規格的刀（dāo）具；④先（xiān）銑後鑽；⑤先進行曲麵精加工，後進行二（èr）維輪廓精加工（gōng）；⑥在可能的情況下，應盡可能（néng）利用數控機床的自動換刀（dāo）功能（néng），以提高生產效率等。