摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床獲得了較快發(fā)展，其應(yīng)用也愈加普遍，行業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，促使相關(guān)企業(yè)不斷加強(qiáng)對(duì)刀具使用成本的控制，并積極采取措施提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率。加強(qiáng)刀具選擇的精準(zhǔn)性、不斷優(yōu)化刀具系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等將對(duì)于提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率、降低成本具有非常重要的意義。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)控刀具;刀具選擇;刀具系統(tǒng)

　　《數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)》雜志是由經(jīng)新聞出版署批準(zhǔn)的國(guó)家一級(jí)刊物。由中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)主管、中國(guó)工業(yè)報(bào)機(jī)電產(chǎn)品導(dǎo)報(bào)編輯部編輯出版的一份大型雙月刊。

　　1數(shù)控刀具概述

　　1.1數(shù)控刀具的屬性分類

　　簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，數(shù)控刀具可分為兩大類：模塊化刀具和常規(guī)刀具。在這兩類數(shù)控刀具中模塊化刀具更能代表未來(lái)的發(fā)展方向，因?yàn)槟K化刀具有許多無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，最明顯的就是換刀停機(jī)時(shí)間大大縮短，極大地提高了數(shù)控生產(chǎn)加工的效率，經(jīng)濟(jì)效益更高。如果對(duì)數(shù)控刀具進(jìn)行詳細(xì)分類，按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)有不同種類。首先，按照數(shù)控刀具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，可細(xì)分為整體式、鑲嵌式與減振式三類;其次，按照數(shù)控刀具的制作材料進(jìn)行分類，同樣可以分為三大類，分別是高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具以及金剛石刀具;再次，按照數(shù)控刀具的切削工序進(jìn)行分類，可以詳細(xì)地分為內(nèi)孔、外圓、內(nèi)螺紋、外螺紋、切槽等種類。

　　1.2數(shù)控刀具的獨(dú)特之處

　　數(shù)控刀具作為一種機(jī)械加工中的重要工具，在機(jī)械制造中發(fā)揮了重要作用，而且因?yàn)槠洫?dú)特的優(yōu)勢(shì)促進(jìn)了機(jī)械制造的發(fā)展。首先，數(shù)控刀具在加工生產(chǎn)的過(guò)程中通過(guò)設(shè)置科學(xué)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，可以保證刀具的質(zhì)量及可靠性，所以通過(guò)數(shù)控刀具生產(chǎn)的刀具或者刀片的經(jīng)濟(jì)壽命指標(biāo)及耐用度都更加合理;其次，數(shù)控刀具操作更加簡(jiǎn)便，對(duì)于刀片或刀具的切削控制更加靈活便利，斷削效果更佳;再次，數(shù)控刀具切削部分的幾何尺寸必須進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證刀體刀片及刀桿反復(fù)裝卸精度的穩(wěn)定性，換句話說(shuō)，就是將刀片或刀具切削參數(shù)及幾何參數(shù)等進(jìn)行規(guī)范，促進(jìn)其典型化;最后，數(shù)控刀具刀柄及刀片的自動(dòng)換刀及定位基準(zhǔn)系統(tǒng)需要不斷優(yōu)化，促進(jìn)其規(guī)格化、通用化等，同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的調(diào)整及控制尺寸的功能，或者直接配置能夠自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒吣p的裝置。

　　2數(shù)控刀具的選擇標(biāo)準(zhǔn)

　　2.1數(shù)控刀具的型號(hào)選擇標(biāo)準(zhǔn)

　　對(duì)于型號(hào)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外的刀具廠商進(jìn)行了統(tǒng)一，將IS0作為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行數(shù)控刀具的選擇時(shí)，型號(hào)不同，其具體的參數(shù)也不同，不同的參數(shù)所代表的就是不同型號(hào)的刀具。 數(shù)控刀具的具體參數(shù)與數(shù)控機(jī)床的適配性關(guān)系到整個(gè)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行效率，因此，在選擇過(guò)程中需要關(guān)注到數(shù)控刀具的型號(hào)，提升數(shù)控機(jī)床的整體運(yùn)行效率。

　　2.2數(shù)控刀具的刀片形狀選擇

　　①刀片的形狀。刀片的形狀也是選擇數(shù)控刀具時(shí)需要考慮的一個(gè)依據(jù)。一般來(lái)說(shuō)，不同的形狀是因?yàn)榧庸げ课徊煌男螤钚纬傻模覀円话闼f(shuō)的刀片形狀往往就是指數(shù)控車的刀片形狀，常見(jiàn)的刀片形狀有刀尖角、刀具主偏角、刀具有效刃數(shù)等。不同數(shù)控機(jī)床的功能不同，同一數(shù)控機(jī)床的不同操作環(huán)節(jié)也有著不同的操作需要。

　　②刀片的類型。數(shù)控刀具的刀片類型一般是從刀具是否存在中心孔或斷屑槽來(lái)說(shuō)的，選擇刀具時(shí)，只要確定了刀體，就可以根據(jù)可用刀片選擇相應(yīng)的一種或幾種類型。一般來(lái)說(shuō)，正反面都有刀刃的類型更具優(yōu)勢(shì)。在數(shù)控刀具選擇過(guò)程中，由于不同數(shù)控機(jī)床相應(yīng)位置的設(shè)計(jì)不同，因此也需要根據(jù)其安裝位置等選擇相應(yīng)類型的數(shù)控刀具。

　　③刀尖的半徑。數(shù)控刀具的刀尖半徑指的是刀尖的圓弧半徑，這一數(shù)據(jù)直接影響著刀具的切削效率，決定著被加工工件的精度及其表面粗糙程度等。最常被選用的刀具，其刀尖圓弧半徑一般要不小于l.25倍的最大進(jìn)給量。刀尖的半徑越小，精確度和切削效率也相對(duì)較高，因此，在數(shù)控刀具選擇過(guò)程中需要對(duì)數(shù)控機(jī)床操作精確度要求和產(chǎn)品精確度要求等進(jìn)行綜合考量，選擇性能最佳的數(shù)控刀具。

　　2.3數(shù)控刀具車刀類型的選擇

　　在選擇刀具時(shí)，對(duì)于刀具的強(qiáng)度有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，其強(qiáng)度必須能夠達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，而且不能與工件間存在沖突。從刀具刀桿頭部形式方面來(lái)說(shuō)，選擇的主要指標(biāo)應(yīng)該以直頭及主偏角為標(biāo)準(zhǔn)。在選擇車刀類型的時(shí)候，應(yīng)該將刀具的主偏角作為主要參考。至于刀片卡緊方式的選擇則應(yīng)該將刀片形狀及切削強(qiáng)度作為選擇標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.4數(shù)控刀具的刀桿尺寸選擇

　　數(shù)控刀具的刀桿尺寸指的是刀桿的長(zhǎng)度、寬度以及刀尖的高度，而且這三者之間是相互對(duì)應(yīng)的關(guān)系。刀桿尺寸的選擇應(yīng)以具體的機(jī)床類型及標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，做到相互匹配即可。合理選擇數(shù)控刀具刀桿尺寸，能夠幫助數(shù)控刀具最大限度地發(fā)揮其作用，保證數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的連貫性和流暢性，提升數(shù)控機(jī)床運(yùn)行效率。

　　3數(shù)控刀具系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化途徑

　　3.1對(duì)數(shù)控刀具中工位刀具系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　數(shù)控刀具應(yīng)用于機(jī)械制造中應(yīng)該將其作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，對(duì)其系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，首先就應(yīng)該做好工位刀具系統(tǒng)的優(yōu)化：其一，如果刀具安裝的方向?qū)崗较虻脑挘溟L(zhǎng)度就要進(jìn)行控制，避免在刀位轉(zhuǎn)換過(guò)程中機(jī)床內(nèi)壁與刀具發(fā)生碰撞;其二，如果刀具恰好位于鄰刀位的位置，就應(yīng)該控制好大直徑帶小孔工件加工過(guò)程中的干擾問(wèn)題;其三，在小直徑內(nèi)控的加工中，如果工件的直徑比較大，就要預(yù)留出充足的空間，避免相互干擾;其四，如果在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)不能準(zhǔn)確判斷機(jī)床內(nèi)壁與刀具之間是否存在相互干涉等問(wèn)題，就需要準(zhǔn)備相應(yīng)的刀具干涉圖。在對(duì)數(shù)控刀具中工位刀具系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要不斷協(xié)調(diào)刀具位置以及長(zhǎng)度等多方面因素，提升其與整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的適配性。數(shù)控刀具干涉圖以及安裝示意圖的設(shè)置，能夠有效提升數(shù)控刀具的安裝效率以及位置的準(zhǔn)確性，提升數(shù)控刀具系統(tǒng)安裝的成功率。

　　3.2刀架最大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　在數(shù)控刀具系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中，必須對(duì)刀架的最大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行嚴(yán)格控制，將其控制在可控的范圍之內(nèi)，以免發(fā)生不必要或者嚴(yán)重的事故。因?yàn)橐坏┖鲆暤都茏畲筠D(zhuǎn)動(dòng)慣量的管控設(shè)計(jì)，容易導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床以及數(shù)控刀具系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中因?yàn)楦咚龠\(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機(jī)械慣性而對(duì)周圍的操作工人造成傷害。對(duì)于刀架的最大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量控制應(yīng)該根據(jù)刀夾的重量、鏜桿的直徑以及其長(zhǎng)度等要素進(jìn)行計(jì)算，保證計(jì)算結(jié)果的精確性，尤其是當(dāng)上述要素?cái)?shù)據(jù)較大時(shí)，一定要做好最大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算并進(jìn)行精準(zhǔn)控制。在這一環(huán)節(jié)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，還可以采用模擬實(shí)驗(yàn)的方式，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)行模擬，提升數(shù)控刀具系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　數(shù)控刀具在機(jī)械制造行業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，在制造業(yè)發(fā)展需求更高的今天，對(duì)于數(shù)控刀具的選擇及其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)該引起足夠重視，選擇最佳的刀具，通過(guò)不斷優(yōu)化，保證工作效率、生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益等。

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