刀具在機(jī)械數(shù)控加工中的合理運(yùn)用

曹文聰

摘要：數(shù)控加工技術(shù)是先進(jìn)制造業(yè)技術(shù)的重要組成部分，刀具的使用直接影響零件的加工質(zhì)量及生產(chǎn)成本。在機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，也需要引導(dǎo)學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到刀具選擇重要性，首先合理使用刀具必須對(duì)其工作原理進(jìn)行充分的認(rèn)識(shí)，分析其在加工中的影響因素，以確保正確使用刀具，保證數(shù)控加工的順利高效開展。本文對(duì)刀具在機(jī)械數(shù)控加工中的合理運(yùn)用分析。

關(guān)鍵詞：刀具；機(jī)械數(shù)控加工；合理運(yùn)用

數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中具有的特點(diǎn)有精度高以及效率高。柔性自動(dòng)化以及智能化在制造業(yè)中的應(yīng)用具有重要作用。刀具的使用直接影響零件的加工質(zhì)量及其生產(chǎn)成本，刀具的合理使用是數(shù)控編程研究的熱點(diǎn)問題，因此在教學(xué)過程中也就需要提高學(xué)生對(duì)這一方面的重視。

一、機(jī)械數(shù)控加工的發(fā)展及刀具選擇

數(shù)控機(jī)床擁有量在一定程度上反映了國家的經(jīng)濟(jì)能力，目前我國機(jī)床數(shù)控化率與西方發(fā)達(dá)國家相比存在較大差距。數(shù)控化率低等問題是實(shí)現(xiàn)我國制造業(yè)迅速發(fā)展，是當(dāng)前著重考慮的問題。

（一）數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展

數(shù)控加工技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用，主要是針對(duì)復(fù)雜零件加工創(chuàng)造的自動(dòng)化加工技術(shù)。1952年世界首臺(tái)數(shù)控機(jī)床問世，自此拉開了數(shù)據(jù)加工技術(shù)發(fā)展的序幕。日本自70年代起，便開始大力開發(fā)數(shù)控加工技術(shù)及其應(yīng)用，顯著提升經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前環(huán)境下，我國數(shù)控加工技術(shù)與世界先進(jìn)水平相比仍有較大差距。多數(shù)廠家主要依靠引進(jìn)國外軟件進(jìn)行復(fù)雜曲面的數(shù)控加工，數(shù)控加工效率低，尚未建立較成熟的數(shù)控加工系統(tǒng)，對(duì)我國數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展具有一定的限制作用。

數(shù)控加工技術(shù)是機(jī)械加工現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)，易于在工廠車間實(shí)行自動(dòng)化管理。有利于改善勞動(dòng)條件，提高機(jī)械工作質(zhì)量。顯著提升我國機(jī)械加工柔性水平以及自動(dòng)化水平。在制造業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程中，書記孔技術(shù)以及裝備是發(fā)展的前提條件，數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展是軍事工業(yè)的重要戰(zhàn)略技術(shù)，關(guān)系到國家的戰(zhàn)略地位。其直接影響到國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展及綜合國力。因此在機(jī)械加工中，應(yīng)該重點(diǎn)提高對(duì)技術(shù)方面的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

（二）數(shù)控加工中刀具的選擇

數(shù)控編程的重點(diǎn)也就是生產(chǎn)刀具軌跡。在數(shù)控加工過程中一個(gè)重要方向也就是刀具的選擇，對(duì)于產(chǎn)品加工質(zhì)量具有直接影響作用。切削量的確定在人機(jī)交互狀態(tài)下完成，要求編程人員掌握選用切削量的基本原則。數(shù)控加工應(yīng)根據(jù)機(jī)床加工能力等相關(guān)因素合理選用刀具及刀柄。要遵循安裝調(diào)整方便、精度高等原則合理選用刀具。盡量選擇刀柄較短的刀具，以提高其剛性。數(shù)控刀具具有剛性好，互換性好，壽命長，刀具尺寸便于調(diào)整等特點(diǎn)。應(yīng)選擇刀具尺寸與被加工工件表面尺寸相適應(yīng)的刀具，可選用鑲硬質(zhì)合金刀片的銑刀加工毛坯表面時(shí)。

經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中必須合理安排刀具的排列順序。不同精度加工刀具應(yīng)分開使用，盡量利用數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀功能，以保證生產(chǎn)效率。進(jìn)行加工時(shí)，要遵循先銑后鉆，首先對(duì)其實(shí)施曲面精加工，之后嚴(yán)格依照二維輪廓實(shí)施精加工。

二、刀具在機(jī)械數(shù)控加工中的應(yīng)用

數(shù)控加工中對(duì)刀具剛性強(qiáng)度具有較高要求，因此在數(shù)控加工中可以選擇具有較高剛性刀具，如果剛性多低如果在加工中出現(xiàn)震動(dòng)會(huì)加劇刀具的磨損，刀具必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格進(jìn)行生產(chǎn)，以確保刀具的質(zhì)量。

（一）刀具的使用原則

鉆削指刀具在機(jī)械數(shù)控加工中的運(yùn)動(dòng)方式， 刀具削面會(huì)對(duì)材料產(chǎn)生壓力，壓力超材料強(qiáng)度會(huì)使材料在切削面產(chǎn)生分離，使被切削部分脫離形成鉆屑。鉆屑變形中受切削影響較大，刀具強(qiáng)度必須大于材料強(qiáng)度。

鋁蓋板等硬質(zhì)材料會(huì)在鉆頭摩擦中產(chǎn)生大量切削熱。其與刀具材料接觸面積相關(guān)。因刀具加工孔數(shù)增加，導(dǎo)致降低加工精度降低。為減小刀具與孔壁的摩擦，UC型鉆頭得到廣泛應(yīng)用。

不同類別的材料對(duì)刀具產(chǎn)生磨損程度不同，加工硬質(zhì)材料時(shí)會(huì)使刀具產(chǎn)生較大磨損，以常規(guī)刀具使用方法，會(huì)導(dǎo)致刀具磨損嚴(yán)重，影響產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)刀具的使用壽命也不利。要根據(jù)加工材料特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)其加工參數(shù)的合理設(shè)計(jì)，在刀具應(yīng)用中做好保養(yǎng)工作，以免出現(xiàn)刀具在數(shù)控加工中超負(fù)荷作業(yè)。

（二）刀具的磨損原因

刀具在使用中的磨損受多種因素影響，切削面與刀具滑移摩擦導(dǎo)致產(chǎn)生較大的切削熱，多數(shù)的熱量被切削帶走，使得刀具溫度升高，從而導(dǎo)致刀具磨損。刀具磨損程度增加，切削熱隨之提升。導(dǎo)致加劇機(jī)械震動(dòng)，從而造成惡性循環(huán)。刀具的磨損情況與加工材料有很大關(guān)系，加工材料硬度較大會(huì)加劇刀具的磨損。刀具磨損一定程度后，繼續(xù)使用會(huì)嚴(yán)重影響加工精度，增大斷刀率。

三、數(shù)控加工中刀具運(yùn)用控制策略

刀具的磨損會(huì)導(dǎo)致刀具斷裂，影響機(jī)械工程質(zhì)量。因此，對(duì)于數(shù)控加工中的刀具使用一定要加強(qiáng)控制，在機(jī)械加工實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中提高對(duì)刀具加工的重視。首先對(duì)應(yīng)用中到刀具磨損問題進(jìn)行控制，磨損的出現(xiàn)主要是因?yàn)榈毒叩氖褂脮r(shí)間過長，因此需要正確判斷刀具模式情況，以能夠及時(shí)更換或者返修磨損刀具，最大化減少刀具磨損。刀具磨損的因素類型多種，可通過檢察刀具壽命表、觀察加工操作過程及加工件表面等方法判斷刀具磨損程度，從而決定刀具的更換返修。其次，還需要做好刀具的保養(yǎng)工作，在保養(yǎng)中重點(diǎn)是保養(yǎng)刀刃，一定要確保刀刃的鋒利，以能夠保障刀具在使用中性能良好。確保刀刃完好鋒利，才能在數(shù)控加工中保證鉆削平穩(wěn)。如刀具出現(xiàn)破損的情況，在數(shù)控加工中會(huì)引起鉆削力失衡，使加工件出現(xiàn)鉆孔粗糙等情況。第三，應(yīng)合理調(diào)整刀具的參數(shù)。刀具使用一段時(shí)間后，其性能逐漸下降，應(yīng)對(duì)刀具參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，以使舊刀具在使用中不影響數(shù)控加工精度與生產(chǎn)效率。刀具在研磨后，應(yīng)合理選擇控制系統(tǒng)，適當(dāng)調(diào)整鉆孔參數(shù)，確保其與刀具相適配。第四，完善管控體系。加強(qiáng)對(duì)研磨次數(shù)的管控，是控制刀具返修率的根本方法。研磨要嚴(yán)格控制返修率。如刀具需進(jìn)行返修，返修刀具要為研磨次數(shù)的下次研磨刀具使用。鉆孔工作站應(yīng)注意加強(qiáng)對(duì)出庫刀具的復(fù)檢，避免刀具的示范操作。保證刀具的合理使用，確保加工件的精度質(zhì)量。

結(jié)語：數(shù)控加工是利用刀具進(jìn)行零件加工的過程。合理使用刀具有利于減少生產(chǎn)浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本，在教學(xué)過程中提升對(duì)刀具重要性的認(rèn)識(shí)，更有助于提高學(xué)生對(duì)刀具的綜合認(rèn)識(shí)，為學(xué)生之后參加工作提供基礎(chǔ)。以上本文論述了機(jī)械加工中合理使用刀具的重要性，分析了機(jī)械數(shù)控加工中道具的合理使用方法，以供參考。