机床刀具的正确选择与使用方法

Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆Ｅｑｕｉｐｍｅｍｔ　数控切削中刀具的选择与应用分析　裴计达乔宇　（沈阳机床集团中捷机床有限公司技术部）　【摘要】在数控机床的切削加工工艺中，切削刀具的选择是　其中重要一环，它直接影响机床的加工效率和零件的加工质量。本　文针对数控切削中刀具的类型，选择方案及技巧进行分析，从而解　决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题。　【关键词】加工工艺；刀具选择；数控切削　引言　在现代化的制造企业中数控切削起着举足轻重的作用，制造型　企业不断引进现代化的数控切削设备，以提高产品的生产效率与加　工质量　在数控切削中，产品的加工质量不仅取决于数控机床自身　的精度，还与数控切削中的刀具选择密切相关，与传统加工方法相比　数控切削机床本身的主轴输出功率较大，转速范围及切削能力远高　于普通机床，因此对数控切削刀具的选择提出了更高的要求。因此　在数控切削进行产品及零部件的加工中，要按照数控刀具选择原则，　对切削用量进行科学的分析，充分考虑零部件的材质与刀具的匹配　参数，从而采取适当的工艺措施，利用数控机床加工精度高的特点有　效地保证数控机床加工质量，适应现阶段零件高精度多品种小批量　订制加工的特点。　１数控刀具分类与选用原则分析　数控刀具根据相应的刀刃形状与切削方式与工艺的不同可分为　三大类，包括系列化通用刀具，如车刀类、铣刀类、刨刀类、镗刀　类、钻头类、铰刀类和锯类等：成形刀具，这类刀具具有与被加工　工件预加工截面相同或接近相同的形状的刀刃，如成形车刀类、成　形铣刀类、成形刨刀类、拉刀类、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；　展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似形状的工件，如滚齿刀　类、剃齿刀类、，插齿刀类、锥齿轮刨刀类和锥齿轮铣刀盘等。　根据制造刀具所用的材料可分为：硬质合金刀具、高速钢刀具、　金刚石刀具、其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。　数控刀具按工件加工表面形式的不同可分为如下五类：　（１）表面轮廓类加工刀具：包括车刀、铣刀、刨刀、锉刀外和　表面拉刀等：　（２）内孔类加工刀具　面拉刀等；　（３）螺纹类加工刀具　和自动开合螺纹切头等；　（４）齿轮类加工刀具　加工刀具等；　包括镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和内表　包括板牙、丝锥、螺纹车刀、螺纹铣刀　包括滚齿刀、剃齿刀、插齿刀、锥齿轮　（５）切槽切断类刀具，包括切断车刀、锯片铣刀、镶齿圆锯片、　弓锯带锯等等。此外，还有组合刀具。　现阶段数控机床选用的系列化标准化的数控刀具互换性强便于　调整，而且普遍具有刚性好，精度高，切削性能稳定等特点，利于　各种粗精加工的选择并可进行科学的刀具管理。针对不同加工材质　与加工方案，应选用不同的切削用量，在粗加工中，以提高生产率　为主要原则，兼顾经济性和加工成本；在半精加工和精加工时，以　保证加工质量为主要原则，兼顾切削效率、经济性和加工成本。　２数控刀具选择方法与技巧　刀具的选择是数控切削工艺中的重要内容之一，也是提高加工　效率的先决条件之一，根据被加工零件的加工区域特性，切削材料　特性，加工阶段工区别以及刀具的自身特性确定刀具选择的主要条　件，从以下几个方面进行分析：　根据零件加工区域的特点选择刀具和几何参数。在零件结构允　许的情况下应选用大直径、长径比值小的刀具；切削薄壁、超薄壁　零件的过中心铣刀端刃应有足够的向心角，以减少刀具和切削部位　的切削力。加工铝、铜等较软材料零件时应选择前角稍大一些的立　铣刀，齿数也不要超过４齿。　根据零件材料的切削性能选择刀具。如车或铣高强度钢、钛合　金、不锈钢零件，建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。　根据零件相应的加工阶段选择刀具。在零件的粗加工阶段应以　去除余量为主，适合选择刚性较好、精度较低的刀具，在半精加工　与精加工阶段，零件以保证其加工精度和产品质量为主，适合选择　耐用度高、精度较高的刀具。粗加工阶段所用刀具的精度最低、而　精加工阶段所用刀具的精度最高，如果粗、精加工选择相同的刀具，　建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具，因为精加工淘汰的刀具　磨损情况大多为刃部轻微磨损，涂层磨损修光，继续使用会影响精　加工的加工质量，但对粗加工的影响较小。　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。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺　寸相适应。生产中，毛坯表面或粗加工孔通常选用镶有硬质合金刀　片的玉米铣刀；平面零件的铣削选用硬质合金刀片铣刀，其周边轮　廓的加工通常选用立铣刀；在凹槽与凸台的加工中，通常选用高速　钢立铣刀；而对于加工变斜角轮廓与复杂立体型面的外形时通常采　用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。刀具选择中值得注　意的一点是，选择较好的刀具尽管增加了刀具成本，但因此带来的　加工效率与质量的提升，则可大大降低整体的加工成本。切削用量　包括主轴转速ｎ（ｒ／ｍｉｎ）、背吃刀量及进给速度ｖＦ等，具体数值应　根据机床说明书、刀具切削手册，并结合加工经验而定，本文不做　详细介绍，应使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，　以形成最佳切削用量。　在数控加工中心的刀具管理中，所有的切削刀具都预先装在刀　库中，刀具更换过程是通过抓刀和更换指令在数控程序中实现相应　的换刀动作，因此应一次性选用成套的刀柄与刀具，并保证他们适　合加工中心刀具库系统规格，以便数控加工用刀具能够迅速、准确　地安装到机床主轴上或返回刀库。编程人员应能够了解机床所用刀　柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围等方面的内容，以保证在编　程时确定刀具的径向和轴向尺寸，合理安排刀具的排列顺序。　３结语　随着数控机床在制造型企业生产实际中的广泛应用，数控刀具　的应用已经成为数控加工中的关键问题之一。在使用数控刀具过程　中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，切　削人员必须熟悉刀具种类，选择方法和切削用量的制定原则，从而　满足产品及零部件的加工效率与加工质量，充分发挥数控机床的优　势，提高企业的生产水平与经济效益。　参考文献：　『１１成大先机械设计手册，第五卷ｆＭ１．北京：化学工业出版社，２００２　【２］ｍ爱玲，白恩远．现代数控机床『Ｍ１．北京：国防工业出版社，２００３　ｆ３１王杰等．机械制造工程学『Ｍ１．北京：北京邮电大学出版社，２００４　（上接第２８ｌ页）　（２）选择合适的冲压速度。冲压速度对机械的磨损有很大影响，　速度越快，机械各部磨损越大，严重时会造成损坏，降低机械的性　能和寿命。因此要在保证碾压效果的前提下，尽可能地选择较低的　冲压速度，将机械的磨损和损坏降到最低限度，延长其使用寿命。　（３）个别地段安全避让。冲击压实产生极强的冲击压实力，不　但影响深度大，而且影响半径也大，影响范围广。因此，对挡土墙、　水沟等构造物产生极大的破坏作用，因此施工时必须对涵洞、构造　物及路边建筑物进行安全避让，对这些路段需采用其他方法辅助施　工。　（４）处理旧水泥路面，要及时加铺面层。旧水泥路面由于冲击　破碎后，路面产生大量裂缝，丧失抵抗雨水渗透侵蚀的能力，会造　成板下基层和土基含水量增大，且不易散发，影响冲压效果。所以　在雨季施工时路面破碎后要及时进行防水处理，最好及时采取面层　２８８　Ｉ华东科技　加铺或下封等措施。特别是对于交通量大的地段，由于冲压形成稳　固的结构，如不及时加铺面层，在重荷载作用下，会破坏其稳固性，　因些冲压完成后要及时加铺面层。　（５）防止压实水平滑移。压实轮是靠与路面的摩擦力作用而运　转，过快的碾压速度、光滑的路面都可导致压实轮停止滚动，只作　水平滑移。可以采取在压实轮上增焊凸快或拉毛路面等办法，增加　接地摩擦力，防止压实轮水平滑移，保证压实轮的正常作业。　工程实践应用表明，冲击压实机和技术具有影响深度深、运行　速度快、施工工序少、施工工期短、应用范围广、施工造价低等优　点，能减少工后沉降、防止不均匀沉陷造成的路面损坏。冲击压实　机以其独特的结构及性能和先进的压实技术，在机场、公路及水利　水电工程中得到了广泛应用，有效地降低了工程成本，缩短了施工　周期，提高了压实质量，发挥了重要的作用，具有较大的推广应用　价值。

科　科ｊ技ｌ论Ｉ坛　

浅析数控加工刀具的正确选择及运用　

钱鹏　

（江苏省盐城技师学院数控系，江苏盐城２２４０００）　

摘要：数控机床所用的刀具有许多性能上的要求，只有达到这些要求才能使数控机床的效率真正发挥出来。数控加工所用的刀具不仅要求精　

度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，道具的材料也极大的影响着切削性能。所以数控机床的刀具需正确合理地选用。　关键词：￣－ｌｇ．选择；刀具结构；切削用量；材料　

１数控刀具的分类　

１．１数控刀具根据结构可分为：　

（１）整体式。刀具为一体，由一个胚料制造　而成，不分体；（２）镶嵌式。采用焊接或机夹式联　

接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；（３）　特殊型式。如复合式刀具、减震式刀具等。　

１．２根据制造刀具所用的材料可分为：　（１）高速钢刀具。有足够的强度和韧性，有　

较好的工艺性。目前高速钢作为主要的刀具材　料已经被较为广泛的的应用于各种铣刀、丝锥、　

钻头等刀具的加工。（２）硬质合金刀具。与高速　钢刀具相比硬度高、耐磨性好、耐热性高、允许　

的切削速度比高速钢高５—１Ｏ倍。因此常用于高　速的切削加工，例如加工中心中的大进给、小切　

深、无切削液的精加工。（３）金刚石刀具。耐磨性　好摩擦系数是目前最小的。但由于其硬度较高，　

不能加工成任意的形状，因此主要用于磨削类　刀具，如金刚石砂轮等。同时由于金刚石会与某　

些材料发生化学反应，在加工中需特别注意。　

（４）其他材料刀具。如立方氮化硼刀具、陶瓷刀　具等。（５）涂层刀具。通过化学或物理方法在表　面涂覆一层耐磨性好的难熔金属化合物。如　

ＴｉＣ涂层、ＴｉＮ涂层、Ａｌ　，涂层、ＴｉＮ和ＴｉＣ复合　涂层。　

１．３从切削工艺上可分为：　

（１）车削刀具；（２）钻削刀具：（３）镗削刀具；　

（４）铣削刀具。　

２刀具选择应考虑的主要因素　（１）被加工工件的材料、性能：金属、非金　

属，强度、刚度、塑性、韧性及耐磨性能等。（２）加　工工艺的类别。车削、钻削、铣削、磨削等。（３）加　

卧式数控车床刀具及切削参数选择

目录

一机卡车刀的选用 ......................................... 1二孔加工刀具的选用 ..................................... 9

三切断和切槽刀 ......................................... 12

四螺纹车刀 ............................................. 13

五刀具材料 .............................................. 16

六刀具厂商 .............................................. 17

七刀具干涉图 ............................................ 18

八刀具允许的最大转动惯量 ................................ 19选刀

1

数控车床刀具系统比卧车复杂。要求安装数量多，安装可靠，自动换刀，装卸方便迅速 还要求切削时间短以提高生产率。因此普遍采用机卡车刀。

机卡车刀是把压制有合理的几何参数，在一定的切削用量范畴内保证卷屑，断屑并有几 个刀刃的刀片，用机械卡固方式装卡在标准刀体上的一种新型刀具。它避免了硬质合金刀片 在焊接中产生的种种不良后果，因此能充分发挥刀片材料原有的切削性能，提高了车刀的耐 用度和切削加工的生产率•另外刀体可重复使用，能节约大量制造刀体的钢材•还便于使刀 具标准化和集中生产，同一型号刀片的几何形状较一致切削效果稳定•有利于提高零件加工 质量，简化了刀具的管理工作•使用时，当刀刃磨损后，只需松开卡紧机构将刀片转一个角 度，不必重磨，大大缩短了换刀.磨刀.装刀的辅助时间，而且可以避免刀片由于重磨而造成的 缺陷•因此机卡车刀也叫不重磨车刀或可转位车刀。

车刀的选择与使用

作者：苏伟 张倩

来源：《科技创新导报》 2013年第24期

苏伟 张倩

（山东塔高矿业机械装备制造有限公司 山东泰安 271411）

摘 要:在金属的车削加工过程中，车床是形成切削运动和提供切削动力的来源。刀具则是直接改变毛胚的形状，使其达到符合图纸要求的效果。刀具的性能直接影响着产品质量和生产效率。车刀材质、几何形状、和角度是影响车刀性能的主要原因。此外，切削用量和刃磨技术也是影响车刀切削状态的重要因素，故需合理的选择。该文以常用刀具为例，从刀具的材质、刀具的几何角度、和刀具的安装、使用三个方面论述车刀的选择和使用方法。

关键词:车刀材料 车刀几何角度 车刀安装使用

中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2013)08(c)-0020-01

“三分手艺，七分刀”。这句俗语很形象的说明了，在车床加工中，最重要的部分是刀具。随着社会的进步，科技的发展，从普通车床向精密数控加工中心的过渡、越来越多的原材料种类、越来越高的工件性能要求、热处理和激光熔覆使原材料的硬度翻倍增加。在机床加工过程中，对刀具的要求越来越高。

在数控机床和普通车床的使用、刀具的选择和安装中，碰见过很多的问题。在翻阅书籍和请问老师傅后，获得了很多经验，在这里写出来。与大家共同学习，共同探讨，共同进步。

1 车刀材料的选择

车刀的使用寿命和生产效率取决于车刀材料的切削性能。车刀由刀头和刀杆两部分组成，刀杆一般由碳素结构钢制成。由于刀头担任切削工作，受切削力和切削热的影响，因此，刀头必须有以下基本性能。

1.1 冷硬性

车刀在常温时具有较高的硬度，即车刀要耐磨。

1.2 红硬性

车刀在高温时保持切削所需的硬度，该温度最高值称为“红热硬度”。

1.3 韧性

车刀为切削部分，承受机床和工件的震动冲击负荷所具有的强度硬度。