刀具在机械数控加工中的合理运用

曹文聪

摘要：数控加工技术是先进制造业技术的重要组成部分，刀具的使用直接影响零件的加工质量及生产成本。在机械设计教学过程中，也需要引导学生充分认识到刀具选择重要性，首先合理使用刀具必须对其工作原理进行充分的认识，分析其在加工中的影响因素，以确保正确使用刀具，保证数控加工的顺利高效开展。本文对刀具在机械数控加工中的合理运用分析。

关键词：刀具；机械数控加工；合理运用

数控技术是现代制造系统中的关键技术，在实际应用中具有的特点有精度高以及效率高。柔性自动化以及智能化在制造业中的应用具有重要作用。刀具的使用直接影响零件的加工质量及其生产成本，刀具的合理使用是数控编程研究的热点问题，因此在教学过程中也就需要提高学生对这一方面的重视。

一、机械数控加工的发展及刀具选择

数控机床拥有量在一定程度上反映了国家的经济能力，目前我国机床数控化率与西方发达国家相比存在较大差距。数控化率低等问题是实现我国制造业迅速发展，是当前着重考虑的问题。

（一）数控加工技术的发展

数控加工技术在制造业中的应用，主要是针对复杂零件加工创造的自动化加工技术。1952年世界首台数控机床问世，自此拉开了数据加工技术发展的序幕。日本自70年代起，便开始大力开发数控加工技术及其应用，显著提升经济效益。当前环境下，我国数控加工技术与世界先进水平相比仍有较大差距。多数厂家主要依靠引进国外软件进行复杂曲面的数控加工，数控加工效率低，尚未建立较成熟的数控加工系统，对我国数控加工技术的发展具有一定的限制作用。

数控加工技术是机械加工现代化的重要基础，易于在工厂车间实行自动化管理。有利于改善勞动条件，提高机械工作质量。显著提升我国机械加工柔性水平以及自动化水平。在制造业现代化发展进程中，书记孔技术以及装备是发展的前提条件，数控加工技术发展是军事工业的重要战略技术，关系到国家的战略地位。其直接影响到国家经济发展及综合国力。因此在机械加工中，应该重点提高对技术方面的教学，培养学生的实际应用能力。

（二）数控加工中刀具的选择

数控编程的重点也就是生产刀具轨迹。在数控加工过程中一个重要方向也就是刀具的选择，对于产品加工质量具有直接影响作用。切削量的确定在人机交互状态下完成，要求编程人员掌握选用切削量的基本原则。数控加工应根据机床加工能力等相关因素合理选用刀具及刀柄。要遵循安装调整方便、精度高等原则合理选用刀具。尽量选择刀柄较短的刀具，以提高其刚性。数控刀具具有刚性好，互换性好，寿命长，刀具尺寸便于调整等特点。应选择刀具尺寸与被加工工件表面尺寸相适应的刀具，可选用镶硬质合金刀片的铣刀加工毛坯表面时。

经济型数控加工中必须合理安排刀具的排列顺序。不同精度加工刀具应分开使用，尽量利用数控机床自动换刀功能，以保证生产效率。进行加工时，要遵循先铣后钻，首先对其实施曲面精加工，之后严格依照二维轮廓实施精加工。

二、刀具在机械数控加工中的应用

数控加工中对刀具刚性强度具有较高要求，因此在数控加工中可以选择具有较高刚性刀具，如果刚性多低如果在加工中出现震动会加剧刀具的磨损，刀具必须严格按照相关标准规格进行生产，以确保刀具的质量。

（一）刀具的使用原则

钻削指刀具在机械数控加工中的运动方式， 刀具削面会对材料产生压力，压力超材料强度会使材料在切削面产生分离，使被切削部分脱离形成钻屑。钻屑变形中受切削影响较大，刀具强度必须大于材料强度。

铝盖板等硬质材料会在钻头摩擦中产生大量切削热。其与刀具材料接触面积相关。因刀具加工孔数增加，导致降低加工精度降低。为减小刀具与孔壁的摩擦，UC型钻头得到广泛应用。

不同类别的材料对刀具产生磨损程度不同，加工硬质材料时会使刀具产生较大磨损，以常规刀具使用方法，会导致刀具磨损严重，影响产品质量，对刀具的使用寿命也不利。要根据加工材料特点，实现其加工参数的合理设计，在刀具应用中做好保养工作，以免出现刀具在数控加工中超负荷作业。

（二）刀具的磨损原因

刀具在使用中的磨损受多种因素影响，切削面与刀具滑移摩擦导致产生较大的切削热，多数的热量被切削带走，使得刀具温度升高，从而导致刀具磨损。刀具磨损程度增加，切削热随之提升。导致加剧机械震动，从而造成恶性循环。刀具的磨损情况与加工材料有很大关系，加工材料硬度较大会加剧刀具的磨损。刀具磨损一定程度后，继续使用会严重影响加工精度，增大断刀率。

三、数控加工中刀具运用控制策略

刀具的磨损会导致刀具断裂，影响机械工程质量。因此，对于数控加工中的刀具使用一定要加强控制，在机械加工实验设计中提高对刀具加工的重视。首先对应用中到刀具磨损问题进行控制，磨损的出现主要是因为刀具的使用时间过长，因此需要正确判断刀具模式情况，以能够及时更换或者返修磨损刀具，最大化减少刀具磨损。刀具磨损的因素类型多种，可通过检察刀具寿命表、观察加工操作过程及加工件表面等方法判断刀具磨损程度，从而决定刀具的更换返修。其次，还需要做好刀具的保养工作，在保养中重点是保养刀刃，一定要确保刀刃的锋利，以能够保障刀具在使用中性能良好。确保刀刃完好锋利，才能在数控加工中保证钻削平稳。如刀具出现破损的情况，在数控加工中会引起钻削力失衡，使加工件出现钻孔粗糙等情况。第三，应合理调整刀具的参数。刀具使用一段时间后，其性能逐渐下降，应对刀具参数进行合理调整，以使旧刀具在使用中不影响数控加工精度与生产效率。刀具在研磨后，应合理选择控制系统，适当调整钻孔参数，确保其与刀具相适配。第四，完善管控体系。加强对研磨次数的管控，是控制刀具返修率的根本方法。研磨要严格控制返修率。如刀具需进行返修，返修刀具要为研磨次数的下次研磨刀具使用。钻孔工作站应注意加强对出库刀具的复检，避免刀具的示范操作。保证刀具的合理使用，确保加工件的精度质量。

结语：数控加工是利用刀具进行零件加工的过程。合理使用刀具有利于减少生产浪费，降低生产成本，在教学过程中提升对刀具重要性的认识，更有助于提高学生对刀具的综合认识，为学生之后参加工作提供基础。以上本文论述了机械加工中合理使用刀具的重要性，分析了机械数控加工中道具的合理使用方法，以供参考。