数控刀具范文

数控刀具篇1

关键词：刀具种类要求选择切削用量

现在，如Pro/ENGINEER、UG、Cimatron、MasterCAM等许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。众所周知，在借助CAM软件进行数控编程的过程中，刀具的选择和切削用量的确定是十分重要，它不仅对被加工零件的质量影响巨大，甚至可以决定着机床功效的发挥和安全生产的顺利进行。所以无论是手工编程或计算机辅助编程，在编制加工程序时，选择合理的刀具和切削用量，是编制高质量加工程序的前提。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。

一、刀具的选择

1、数控铣加工常用刀具的种类

数控铣加工刀具种类很多，为了适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，所用刀具正朝着标准化、通用化和模块化的方向发展，主要包括铣削刀具和孔加工刀具两大类。为了满足高效和特殊的铣削要求，又发展了各种特殊用途的专用刀具。数控铣刀具的分类有多种方法，根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，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。根据制造刀具所用的材料可分为：①高速钢刀具；②硬质合金刀具；③金刚石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：平端立铣刀、圆角立铣刀、球头刀和锥度铣刀等。

2、数控铣加工对刀具的要求

为了保证数控铣机床的加工精度，提高数控铣机床的生产效率及降低刀具材料的消耗，在选用数控铣机床刀具和刀具材料时，除满足普通机床应具备的基本条件外，还要考虑在数控铣机床中刀具工作条件等多方面因素，如切屑的断屑性能、刀具快速调整与更换，因此对刀具和刀具材料提出更高的要求。

1）铣刀刚性要好一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。当工件各处的加工余量相差悬殊时，通用铣床遇到这种情况很容易采取分层铣削方法加以解决，而数控铣削就必须按程序规定的走刀路线前进，遇到余量大时无法象通用铣床那样“随机应变”，除非在编程时能够预先考虑到，否则铣刀必须返回原点，用改变切削面高度或加大刀具半径补偿值的方法从头开始加工，多走几刀。但这样势必造成余量少的地方经常走空刀，降低了生产效率，如刀具刚性较好就不必这么办。2）铣刀的耐用度要高尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损较快，就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。除上述两点之外，互换性好，便于快速换刀；刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；系列化，标准化，以利于编程和刀具管理，等等这些是数控加工与普通机床加工对刀具的不同要求。

3、数控铣加工刀具类型的选择

刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。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。生产中，被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据。1）铣削刀具的选用：加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀；铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀；铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀；铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀；2）孔加工刀具的选用：数控机床孔加工一般无钻模，由于钻头的刚性和切削条件差，选用钻头直径D应满足L/D≤5（L为钻孔深度）的条件；钻孔前先用中心钻定位，保证孔加工的定位精度；精绞前可选用浮动绞刀，绞孔前孔口要倒角；镗孔时应尽量选用对称的多刃镗刀头进行切削，以平衡镗削振动；尽量选择较粗和较短的刀杆，以减少切削振动。在经济型数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先铣后钻；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。总之，根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好，耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意的加工质量的前提。

二、切削用量的确定

数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括切削速度、背吃刀量或侧吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度并充分发挥机床的性能，最大限度地提高生产率，降低成本。

（1）切削速度的确定铣削的切削速度与刀具的耐用度T、每齿进给量fz、背吃刀量ap、侧吃刀量ae以及铣刀齿数Z成反比，与铣刀直径d成正比。其中原因是fz、ap、ae、Z增大时，使同时工作齿数增多，刀刃负荷和切削热增加，加快刀具磨损，因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。如果加大铣刀直径则可以改善散热条件，相应提高切削速度。下表列出了铣削切削速度的参考值。

铣削时的切削速度参考表

工件材料硬度（HBS）切削速度Vc（m/min）

高速钢铣刀硬质合金铣刀

钢<22518~4266~150

225~32512~3654~120

325~4256~2136~75

铸铁<19021~3666~150

190~2609~1845~90

260~3204.5~1021~30

（2）进给速度的确定进给速度F是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。在轮廓加工中，在接近拐角处应适当降低进给量，以克服由于惯性或工艺系统变形在轮廓拐角处造成“超程”或“欠程”现象。确定进给速度的原则：1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100~200mm/min范围内选取。2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20~50mm/min范围内选取。3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20~50mm/min范围内选取。4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。

（3）背吃刀量（或侧吃刀量）的确定在保证加工表面质量加工质量的前提下，背吃刀量(ap)应据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。工件表面粗糙度要求为Ra3.2~12.5μm,分粗铣和半精铣两步铣削加工，粗铣后留半精铣余量0.5~1.0mm；工件表面粗糙度要求为Ra0.8~3.2μm，可分粗铣、半精铣、精铣三步铣削加工，半精铣时端铣背吃刀量或圆周铣侧吃刀量取1.5~2mm，精铣时端铣背吃刀量取0.5~1mm，圆周铣侧吃刀量取0.3~0.5mm。

数控刀具篇2

[关键词]数控机床；刀具材料；选择及应用

中图分类号：TP2379 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）10-0097-01

机械制造产业应用数控机床（CNC）加工中心（MC）柔性制造单元（FMC）和柔性制造（FMS）作为自动化制造工程组成部分，成配套数控机床选择合适的刀具材料与刀具，在数控机床加工生产中是核心重要问题。正确设计与合理使用数控机床对应材料的刀具，对数控机床高效率自动化流程作业进程有提高生产效率和提升工件表面加工精度的重要意义。

数控机床应用刀具为两大类。模块化刀具为主流，以前常用普通机床配置的常规刀具。目前数控机床模块化刀具在数控加工制造业占比重越来越高，数控机床模块化刀具可以缩短换到时间、缩短数控机床停机时间、单位时间内增加工件的产成率、将数控机床的夹具对应配套刀具配置与换刀时间大幅缩短，使单位时间内生产效率提升，提高性价比和经济效益。数控加工刀具执行科学合理与标准化配置，提高了刀具使用率。按照模块化刀具系统，数控加工刀具分配为车削加工刀具、钻削加工刀具、镗铣加工刀具。

加工逆螺纹刀具、复合机床刀具应用于特别的数控机床加工工件，为特殊加工刀具。可转位与不可转位机床夹具由加工刀具的刀体结构决定归类为机架式刀具和焊接式刀具，即为镶嵌式加工刀具。加工复杂体工型件转速较高及材料硬度较高毛坯件时，需加工刀具刀柄有良好减震措施，即为减震式加工刀具。加工高硬度、高强度材料毛坯件造成高热高温需降温，由加工刀具的中空体内部精细通孔将切削冷却液注射至随机刀刃切削刃位置起到冷却和带走切削屑的作用，此为冷却式加工刀具。切削工字钢及YT类可锻铸铁为P型，切削合金铸铁及高含量锰钢和不锈钢奥氏体及铸铁为YW类属于M型，切削钛金属及高温合金属于M-S型，切削非钛金属、低温强硬铸铁、铸铁属于K类即YG型，切削非铁合金、镁铝金属属于K-N型，切削淬火硬化合金属于K-H型。以上属于在数控加工切削过程中使用频率极高的硬质合金类刀具。固定型状毛坯料、坚韧级别高的硬质合金适合作为高速钢刀具；而易磨损、硬度低、红硬性低于硬质合金的高速钢，则不符合应用在数控高速加工切削选择的刀具中，无法针对高硬度材料进行切削，高速钢加工刀具刃部需要在加工前期进行针对加工材料的专业打磨，加工为符合特别目的的非国标准的非标加工刀具。随着模块化刀具根据新兴工程材料领域的发展，特别行业应用陶瓷加工刀具、金刚石加工刀具及PCBN刀人造立方氮化硼刀具。陶瓷加工刀具具有耐磨、高密度、高硬度、无毛细孔、不会藏污纳垢、非金属铸造不会生锈、切食物无金属味残留、轻薄锐利、易拿易切、清洗容易等优点，具有许多金属制刀具无法取代的特性。陶瓷刀的硬度仅次于钻石；金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数，以及与非铁金属亲和力小等优点。可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。金刚石刀具类型繁多，性能差异显著，不同类型金刚石刀具的结构、制备方法和应用领域有较大区别。PCBN刀具最适合于铸铁、淬硬钢等材料的高速切削加工，当切削速度超过一定限度后，切削速度越高，PCBN刀具后刀面磨损速度反而越小，即高速切削下刀具的寿命反而高，这一特点尤其适合现代高速切削加工。

数控车床车削加工刀具通常应用国家标准的转位机夹刀具，转位机床机夹夹具均有标准对应的刀具刀片刃部和刀具刀体。车削刀体刀刃部可按对应车削材料分为高速钢刀片、硬质合金外涂层刀片、及硬质合金刀体刀刃刀片三类型。其切削刀具分类为内螺纹切削刀、外螺纹切削刀、内圆切屑刀、外圆切削刀、切断切削刀、孔切屑刀、镗削刀具、改丝锥、心孔钻削刀具。如果使用机夹杠销、机夹螺钉及机夹螺钉夹板和机夹内外楔块，则数控切削加工刀具作为机夹可转位刀具不需要进行刀刃部位打磨。数控车削刀具具体为切削断面、切削断面环形槽、切削凹槽、切削内螺纹、切削外螺纹、切削内孔、切削外圆、切削断面等。

数控机床钻削应用为：钻削铰制孔、钻削内外螺纹、钻削深孔、钻削小孔径、钻削短浅孔洞。数控加工钻削刀具常用六种联接方式，各自与数控铣床、数控镗床、数控加工中心、数控车床和数控车削中心配套联接。六种联接方式为：圆柱联接、圆锥联接、螺纹联接、紧定螺钉直柄联接和最简单常用的直柄联接。

数控镗床镗削加工镗刀根据加工要求为粗镗刀和精镗刀，根据镗刀分部为镗头加镗刀柄式和整体式。镗刀是精密孔加工中不可缺少的重要刀具。

数控铣床铣削加工刀具要以以下对象为基准进行选择：铣削性能和加工余量、铣削加工件的金属材质、铣削加工件的几何形状、铣削加工件的表面质量要求、铣削加工件的热处理状态等，铣刀应用高刚性、高耐用度的刀具。铣削大面积时使用镶嵌刀片式盘形铣刀，增加单位时间产品产成效率和增加被加工工件外部表面的粗糙度；使用通用铣刀铣削小面积或阶梯面；使用用两刃键槽铣刀铣键槽；使用钻头、镗刀等孔加工类刀进行孔加工。在轻中型铣削中使用平装结构铣刀，在重型型铣削中使用立装结构铣刀铣削加工。

数控机床的切削刀具选择问题尽可能选择高硬度、高强度、高耐受性切削刀具。增强切削加工时效、提高切削可靠性延迟了刀具使用时效和耐用度，在切削加工前严格按工艺流程检查刀具，避免切削过程损失。使用可转位机夹刀具，补偿刀具预调和满足精度要求。

参考文献

数控刀具篇3

【关键词】数控铣削加工；刀具补偿

1、前言

相比传统的机床，数控机床在加工零件方面，通过编制数控程序，使用合理的刀具和加工参数，加工出来的同一批工件重复性高，加工稳定性高，而且数控机床加工的过程是通过在机床中运行程序自动进行，自动化程度高。因此，数控程序的编制对于机床加工的精度有很密切的关系。通常数控程序包括加工的各类参数：加工工序、刀具运动控制等工艺参数。

当利用数控机床对工件进行轮廓加工时，编程采取的刀具轨迹是以工件的轮廓尺寸为标准。由于铣刀的运动轨迹和工件加工轮廓不一致，若数控机床无法进行半径补偿，则需要针对刀具中心轨迹进行程序编制，通过一系列计算修改程序，相当复杂而且加工质量很难保证。若数控机床内置刀具补偿功能，则按照工件轮廓轨迹编程，数控系统会自动补偿加工。

因此，随着计算机和控制科学的发展，数控系统的系统将越来越智能化，具有刀具半径补偿功能的机床将大幅度提高生产精度和效率，简化生产流程。

2、刀具半径补偿

数控铣削常常需要刀具半径补偿。当技术人员在对工件数控编程时，需要根据刀具半径和工件的轮廓尺寸来进行计算确定刀具中心的运动轨迹。刀具半径补偿对于铣削加工的很重要，一旦完成外轮廓铣削时，也就是粗加工，当发现计算失误或其他问题，此时工件轮廓发生变化，则又需要重新进行计算编制程序，大幅度增加了工作量。因此，程序编程人员需要充分理解刀具半径补偿的意义和内涵。

刀具半径补偿相对来说，在数控程序中算是比较晦涩和难以掌握的操作。但掌握好这个指令，将对加工带来极大的便利。由于在加工时考虑铣刀刀具半径的情况，加工程序编制过程中刀具运动轨迹和工件的轮廓轨迹是不一致的。因此，在加工过程中须对加工刀具的位置进行一定的调整，分别为铣削外圆时刀具向工件外侧移动一段距离，铣削内圆则向内侧移动一段距离。移动距离在粗加工和半精加工时=加工余量+刀具半径，精加工则为刀具半径。通过补偿，计算出刀具中心的运动路线。

目前针对数控机床刀具补偿的方法，主要有比例法，R2法。通过圆弧过渡实现对加工轮廓连接处进行刀具半径补偿。当连接处为尖角时，由于夹角的加工性能差，普遍采用直线过渡来进行刀具半径补偿。在进行刀具补偿的过程中，有几个基本原则：1.在编程人员在区别刀具补偿方向时，需要正对刀具前进的方向；2.在使用刀补编程指令时，Goo和G01需同时运用；3.G41和G42在刀具半径补偿值为负数时可以自由互换功能；3，当结束半径补偿指令时，需要在数控机床上输入G40命令，而且注意退出时须保证刀具加工完毕并已退出工件。在使用的过程中，需要保证刀具补偿的方向和计算精度。而且刀具的进刀位置对于加工的精度至关重要，若失误会造成过切。

3、刀具长度补偿

刀具长度对于编程技术人员来说，是一个非常重要的技术指标。在编制加工程序时，需要确定工件的编程中心并建立全局坐标系，但这个坐标系仅仅是作为工件的基准，此坐标系的零点在工件上。刀具则是由机床主轴进行定位，进行长度补偿只针对Z轴方向，由于Z坐标的零点不一致，且刀具长度各不相同。因此，由于我们在加工同一零件时，针对不同工序需要更换不同的刀具，但不同刀具的长度不一样，我们就需要对刀具的长度进行补偿。有了刀具长度补偿功能，加工过程中即使刀具长度不一样，只要进行刀具补偿，便可保证加工基准的正确，避免工件和刀具的损坏。

在数控铣床中，G43，G44和H##是刀具长度补偿的指令。我们设定一个Z方向的数值，则刀具将运动到距离工件设定数值的位置。刀具远离工件的补偿为G43，刀具靠近工件的补偿为G44.取消刀具补偿的指令则为G49，G49指令不需经常使用，在我们设定G43或者G44时，补偿值将会覆盖之前的补偿指令。

刀具长度补偿也分为两种方式。1，刀具补偿值设定为刀具的真实长度值，对刀具进行长度测量，然后将测量值输入数控主机作为刀具补偿。2，刀具补偿值设定为刀具与编程基准点在Z方向的距离。这样可以避免测量刀具长度，可以直接输入刀具从Z轴零点距编程基准点之间的距离，但这样输入的补偿值通常偏大。

4、刀具补偿的应用

刀具补偿可以避免重复编程，减轻编程人员的工作强度，提高了数控加工的加工质量和效率。编程人员可以直接加工工件轮廓，而且编制的程序可以在粗加工和精加工工序中重复使用。当编制完工件轮廓加工程序后，我们在对零件粗加工时，可以将补偿的数值设置为a（粗加工进给量）+b；在进行完粗加工后，依然将精加工的刀具补偿数值设置b，这样我们就可以共用编制的程序，避免重复编程，提高了工作效率。

当我们加工彼此配合的内孔和轴时，我们可以将对内孔和轴加工的程序编制成一样的代码。加工内孔时，设置刀具补偿为-r，刀具将进行内孔轮廓切削；而加工轴外圆时，可以将刀具补偿设置为+r，类似的加工方法在模具行业内运用广泛。

因此，可以利用刀具的补偿功能，通过改变刀具补偿设定值来适应不同加工刀具的更换，提高工作效率。

5、结论

在数控铣削加工中，刀具半径补偿功能具有重大的意义。通过正确和灵活的运用刀具半径补偿功能，编制轮廓铣削程序，可以保证数控铣削加工的效率，加工精度。简化繁琐的编程，提高了企业的经济效益。

参考文献

[1]沈建峰，虞俊主编.数控铣工加工中心操作工[M].北京：机械工业出版社，2007.

数控刀具篇4

【关键词】切削;刀位点;换刀点

大家都知道刀具的选择是数控加工工艺设计中的重要内容之一，刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率，而且还直接影响加工质量，数控加工中，进给路线对零件的加工精度，表面质量以及加工效率有着直接的影响。因此，对于刀具的选择是保证车削加工精度、表面质量、提高效率的工艺措施之一，对于图1-1和图1-2零件图选用以下刀具来进行加工设计：

图1-1 配合件1

图1-2 配合件2

1 刀具的选择

（1）钻头：在数控车床上钻孔，大多采用普通麻花钻，麻花钻有高速钢和硬质合金两种，这里选用高速钢直径φ5mm的中心钻和φ15mm麻花钻。

（2）粗精车外圆：90°硬质合金外圆车刀，刀尖圆弧半径0.2mm。

（3）切刀和内切刀：宽2mm。

（4）镗刀：镗刀种类较多;按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀。单刃镗刀钢性差，切削时易引起振动，所以，镗刀的主偏角选得较大，目的是减小径向力。粗镗钢件孔时，Kr=60°― 75°，以提高刀具的耐用度。单刃镗刀结构简单，适应较广，粗精加工都适用。故选用单刃镗刀，粗精镗内孔表面刀片选55°带R0.2 mm圆弧刃的棱形刀片。

（5）外螺纹刀：60°硬质合金螺纹刀，刀尖圆弧0.1 mm。

（6）内螺纹刀：60°硬质合金螺纹刀，刀尖圆弧0.1 mm。

2 刀具的装夹及使用

在实际切削中，车刀安装位置的高低、车刀刀杆轴线是否垂直，对车刀角度有很大的影响。正确地安装车刀，是保证加工质量、减小刀具磨损、提高刀具使用寿命的重要步骤。如图1-3所示，车刀的安装角度示意图，图（a）为“-”的倾斜角度，增大刀具切削力;图（b）为“+”的倾斜角度，减小刀具切削力。

图1-3 车刀的安装角

刀位点是指在加工程序编制中，用以表示刀具特征的点，也是对刀和加工的基准点。各类车刀的刀位点如图1-4所示

图1-4 刀具刀位点

在加工程序执行前，调整每把刀的刀位点，使其尽量重合于某一理想基准点，这一过程称为对刀。对刀一般分为手动对刀和自动对刀两大类。目前，绝大多数的数控机床采用手动对刀，其基本方法有定位对刀法、光学对刀法、ATC对刀法和试切对刀法。本次设计所有对刀都采用数控车床常用的试切对刀方法如图1-5所示：

图1-5试切对刀

换刀点位置的确定，换刀点是指在编制加工中心、数控车床等多刀加工的各种数控机床所需加工程序时，相对于机床固定原点而设置的一个自动换刀或换工作台的位置。换刀的位置可设定在程序原点、机床固定原点或浮动原点上，其具体的位置应根据工序内容而定。为了防止在换（转）刀时碰撞到被加工零件或夹具，除特殊情况外，其换刀点都设置在被加工零件的外面，并留有一定的安全区。

因此，数控车削加工刀具的选择和装夹使用在数控车床中对零件的加工起到了至关重要的作用。

参考文献：

[1]赵长明，刘万菊，数控加工工艺及设备[M].北京：科学出版社，2006年

数控刀具篇5

关键词：加工成本；数控程序；反磨刀具

一、选题背景

近年来，随着在航空产品中所应用的高精度、新材料、薄壁、异型零件的大幅增加。数控机床在航天制造行业中得到越来越广泛的普及和应用。然而，数控加工刀具在研制这些新材料、高精度、异型、薄壁零件过程中起到了越来越重要的作用。但当我们研制的新产品进行成批生产时，居高不下的刀具成本成为一道巨大的天然屏障，使我们降低生产成本的努力变得更加艰难。因为数控刀具在产品制造成本中占有较大的比重，并且从未对数控刀具成本进行系统性、定量性的计算和分析，也没有采取有效措施来降低数控刀具在机械加工中的成本，于是如何在机械加工中合理使用数控刀具，降低数控刀具的使用成本就成为了一个极具竞争力的企业首先要考虑的重点问题。刀具的返磨重复利用，则是节省成具成本的一个重要的方法。本文将通过一个具体的实例来说明返磨刀具在数控加工中的应用过程。

二、零件简图与分析

槽深和槽宽尺寸公差较严，在数控加工中对刀具直径的要求较高。刀具几何尺寸的变化对零件的加工质量存在着非常大的影响。当加工到一定程度刀具发生磨损时，槽深尺寸79.4±0.05及槽位置尺寸39.7±0.025具有较大的不稳定性。由于数控刀具价格比较昂贵，若有轻微磨损就废弃淘汰，则会造成很大的浪费，从而会增加大量的生产加工成本。

三、返磨刀具的使用过程

铣槽刀具共有3个重要几何参数（刀柄直径的偏差对加工质量不产生直接的影响，在此不进行讨论）。分别为：刀长L——为刀具的长度方向的几何参数，加工时可通过刀具长度方向的补偿来弥补其磨损量。刃长FL——为保证槽宽的主要的刀具几何参数，加工时一般磨损较小，对产品的影响较小。直径D——为刀具的直径参数，加工时一般比较容易发生磨损。若发生磨损或出现崩齿现象，则对零件的加工尺寸影响较大。当数控加工过程中，刀具发生磨损或出现崩齿现象后，会对后续产品的加工造成比较大的影响。当刀具以极低的成本进行返磨后，刀具直径D会发生较大的变化，有时也会出现同一批刀具中，直径D会偏差比较大的情况，这样，使用同一个加工程序就无法保证一整批零件加工质量的一致性。如此一来，就不得不编制一种数控加工程序，以适用于不同刀具直径D。数控加工程序主要有两种编制方法方法：使用轮廓编程：即程序中带有刀具半径补偿的一种编程方法。但轮廓编程在增加或取消刀补的过程中需要有一段大于刀具半径的空走路径。但在较多的时候，尤其是在刀具直径较大的情况下，由于会发生干涉或运动空间不足，无法添加刀补。此种情况下，第二种编程方法，则可以弥补轮廓编程的不足。使用刀心编程，将刀具半径数值定义成一个变量，应用于程序中。这样，即可以适用不同直径的刀具，也可以兼顾空间局限性的影响。

四、结语

通过加工试验，成功实现了同一个刀心程序使用不同返磨直径的铣加工刀具来加工同一种零件的功能，且很好的保证了产品的尺寸精度和位置精度。通过使用低廉成功的修磨刀具，节省了大量的加工成本，这种编程加工方法已经在单位内得到了大力有效的推广。为使产品更具有市场竞争力提供了有力的技术支持。

作者:吴玉 单位:沈阳黎明航空发动机集团有限公司

参考文献:

[1]WFLM35-G机床编程与操作说明书[Z].

数控刀具篇6

关键词：刀具半径补偿；数控铣床；编程

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.174

1 刀具半径补偿指令的作用

数控铣床编程时，是以刀具中心作为编程轨迹， 利用刀具半径补偿功能，编程只需按零件的实际轮廓进行， 在执行刀具补偿指令后， 数控系统计算出刀具中心的轨迹，使刀具中心自动偏离工件轮廓一个刀具半径值， 加工出所需轮廓。 使用刀具补偿功能后，刀具磨损或改变刀具，只需要改变刀具半径补偿值，而不必变更零件加工程序。

2 刀具半径补偿指令方向判定

刀具半径补偿分左补偿G41和右补偿G42两种方式。ISO规定：沿刀具前进方向（假定工件静止）观察，刀具中心轨迹位于切削轮廓左侧为左补偿，位于右侧则为右补偿；取消刀具半径补偿用G40。

3 刀具半径补偿使用注意事项

（1）在编程时，刀具半径补偿的建立和取消要求用G00或G01指令来实现，不得用G02/G03圆弧插补指令，否则执行到此程序段时系统报警，程序无法执行。如：

N30 G17 G41 G01 X0 Y0 D01 F150；

或N60 G17 G40 G01 X0 Y0；

（2）刀具半径补偿平面XY、YZ、XZ产生变化时，必须先取消刀具半径补偿才能进行切换。

（3）D00-D99为刀补号地址，用来调用刀补表中相对应刀具补偿值。执行刀具半径补偿指令后，数控系统自动运算，使刀具自动补偿，不要因为忘记或者输错刀具补偿值而造成过切现象。

（4）在建立或取消刀具半径补偿时，刀具在平面内的移动距离，必须大于刀具半径值，如D01赋值为8：

N30 G00 X10 Y0；

N40 G17 G41 G01 X15 Y0 D01 F150；

从（10，0）移动到（15，0）小于8mm，执行到该程序段时系统报警，程序无法执行。

（5）为保证零件轮廓的完整性和表面质量，加工外轮廓时，应在刀补建立完成之后，以切线切入的方式切入工件，执行刀补后，应在切线方向切出工件后再取消刀补；如国无法沿切线切入切出时（如型腔），可采用过渡圆弧切入和切出的方式，否则容易产生切除不完全、过切或刀痕。

（6）为避免在建立刀补和取消刀补时产生过切现象，刀具半径补偿建立与取消程序段的起点与终点最好与补偿方向位于同侧。

（7）内轮廓刀补的建立和取消。在铣削内轮廓的时候，刀具移动受到限制，可先建立刀具半径补偿，然后下刀、取消刀具半径补偿时应先提刀再取消补偿。但须注意的是，在建立刀补时，控制系统要连续读入两段平面位移指令，才能计算出正确的刀具中心的偏置，即在建立刀补后的程序段中不能插入两个或两个以上没有XY坐标移动的程序段，否则会造成过切。如：

……

N20 G00 X-50 Y-50；

N30 G17 G41 G01 X-30 Y-30 F150 D01；

N40 Z5；

N50 Z-5；

N60 Y30；

……

程序从N30开始建立刀补，N30和N40都为Z方向的位移，XY均未移动，应将程序改为：

……

N20 G00 X-50 Y-50；

N30 G17 G41 G01 X-30 Y-30 F150 D01；

N40 Z-5；

N50 Y30；

……

4 应用技巧

（1）由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径变化时，不必重新编程，只需修改相应的刀补值即可。刀具在磨损的情况下仍然能够加工出规格一致的工件。

（2）利用刀具半径补偿实现粗、精加工。刀补表中的半径值是确定刀具补偿量的，可用同一程序通过修改刀补值对零件实现粗、精加工。按零件轮廓编程后，将刀补表中D赋值，设为R+Δ，R为刀具半径，Δ为精加工余量。在精加工时，将D赋值为R，完成对零件的粗、精加工。

（3）控制轮廓尺寸精度。在实际加工中材料存在让刀现象，对精度要求高的尺寸在精加工之后可能还存在偏差，达不到公差要求，通过检测计算出修正值，然后修改刀补值进行补偿加工，从而提高加工精度。

5 结论

刀具半径补偿在数控铣床中有着十分重要的作用和地位，是应用最广最重要的指令。正确、灵活地使用刀具半径补偿功能，是简化编程和提高零件精度的有效保证。

参考文献：

[1]韩玉勇.数控机床与编程[M].北京：国防工业出版社，2009.

[2]罗瑞琳.数控铣削加工中刀具半径补偿的应用及注意事项[J].广西：装备制造技术，2006.

[3]彼得・斯密德[美].数控编程手册[K].化学工业出版社，2005.

数控刀具篇7

【关键词】模块 数据库 ID编码

概述

刀具管理软件支持FTP协议，实现文件的上传和下载功能。另外，快速数据库查询和存取以及局域网服务的使用，能减少编辑程序与编辑工艺周期、改善技术人员之间的交流和减少各种人工的差错，从而提高生产效率，为企业节省成本与占用资金。

一、研究背景及意义

目前部分企业由于数控设备与产品的多样性，导致了数控刀具的多样性，而在编辑数控程序或编辑工艺的过程中，经常需要一些刀具的特征参数或库存数量，比如刀具长度，刀具直径，使用寿命等。过去，这些数据的获得通常是由人工查询图纸或相关资料，耗费大量人力成本与时间，所记录的数据分散且不容易查找，不利于刀具的特征参数与刀具库存数量的快速查找，从而导致编辑程序与编辑工艺周期过长，也可能导致重复购买与刀具兼容性的忽视。

随着计算机技术的在工程领域中的发展应用，为确保企业信息最大程度地实现共享，避免各种信息成为孤岛，计算机刀具管理软件已经逐步代替了人工用Excel记录刀具库存和刀具参数。

二、研究软件的功能及应用

根据数控刀具管理系统的需求及特点，该软件具体分为十大模块，分别是：附件/零件模块、单一组件模块、刀具模块、设置篇模块、库存模块、重磨模块、进程模块、进程模块、测量模块、订单计划模块。

（一）附件/零件模块

手动刀具，转动附件，机器备件等均称为附件/零件，该模块主要功能是让管理员清楚知道工具存放位置，工具的数量与种类，更能清楚了解什么样的刀具用什么样的工具进行安装或拆卸，减少了准备工作的浪费，提高了生产的效率。

（二）单一组件模块

刀片，刀柄 ，刀杆，拉丁等均称为单一组件。该模块主要是让管理员清楚知道刀片、刀柄等存放位置，以及数量与种类，更可提供采购部门需要的数据，在最快的时间反应出，哪种刀片已经快使用完，需要购买，这样不仅可以减少等待加工时间，提高生产效率。更重要的是，通过合理的管理及计算，预测车间每个月可以节约相当客观的成本，随着车间规模的逐渐壮大，节约的成本也会逐渐增加。

（三）刀具模块

刀具是由许多单一组件组成的。该模块主要功能是赋予这些刀具特有的ID编码，技术人员在编辑刀具ID编码时，需将刀具特征加入其中，如：TD-56-312-90-2-CTY，TD表示镗刀，56表示直径，312表示长度，90表示度数，2表示2个刀刃，C表示可更换刀片，T表示涂过层，Y表示硬质合金，这样就把刀具的基本特征描绘出来了，它的作用是：第一，方便技术人员选择与寻找刀具，也方便了管理人员管理刀具。第二，此模块可以使技术员清楚地知道这些刀具是由哪些单一组件组成的，以及这些单一组件的型号，从而方便了再次购买。第三，由于每把刀具都配上了身份证，现场的操作人员不容易搞混，大大提高了，生产节奏，也提高了生产效率。

（四）设置篇模块

设置篇模块含有：待加工零件图号，加工此零件所需要用的所有刀具，加工此零件所用的机床，以及操作员。使管理人员与技术人员清楚地知道，每台数控机床所需要加工哪几种零件，以及用哪些刀具，如果出现问题，方便了管理人员与技术人员进行追溯，以便及时解决问题。

（五）库存模块

所有的附件/零件，单一组件，刀具，都必须建立库存数据库。该模块主要功能是让管理员清楚的知道，所有的附件/零件，单一组件，刀具库存数量有多少 。 第一，可以避免重复购买。第二，为销售部及时提供了即将用完的单一组件信息。建立库存数据库，有效的控制了成本，降低了不必要的浪费（重复购买），提供了技术人员与采购人员所需要的信息。

（六）进程模块

该模块能自动记录各种数据，例如：用户登录刀具管理软件时，详细的记录了ID帐号与登陆时间，当该用户提取库存时，有详细的记录时间与数量，重磨刀具时详细的记录时间与数量等等，出现问题时，管理人员能够迅速的凭借进程上记录的时间，追根溯源。

（七）测量模块

对刀仪通过此模块，将测量数据直接传送到电脑上。该模块主要功能是能够记录刀具测量数据之后，生成刀补程序，接着通过DNC输入到数控机床里。

（八）订单计划模块

该模块主要针对采购部，当某样部件数量小于设定的最小库存时，此部件将会出现在订单计划中，当采购员打开刀具管理软件使用订单计划模块时，对话框将会跳出来，提醒采购员对此部件进行购买。使用该模块可以有效节省企业的占用资金，配合黄金分割原理x=（-1+ 5^-2）/2，例如，使用同一种型号刀片，数量为100片时，库存数量=100X0.382=38.2，也就是说库存数量为38片的时候占用资金最为节省，但考虑到，刀片一般以盒来计算，大多数一盒刀片里有10片刀片，那定义最少库存为40片。当库存少于40片刀片时，此部件将会出现在订单计划中，提醒采购员进行购买。

三、建立数据库

（一）刀具参数数据库

刀具管理软件利用单一组件模块和刀具模块，第一，对该刀具在刀具管理软件上进行组装，一把刀具是由多个单一组件组装而成的。第二，组装完毕时，必须给予刀具一个唯一的ID编码，确保刀具的唯一性，这样不仅有利于技术人员快速查找，也便于大家对相似刀具的区分。第三，有了ID编码之后，对该刀具的各种参数进行测量或分析，并填入相应的位置。要注意，ID编码是不能随意更换的，改变ID编码，原有的ID编码不会消失，导致数据库参数出错，因此在编辑ID编码时需谨慎。建立刀具参数数据库之后，刀具管理人员可以很方便的使用各种模块对刀具进行管理，并可以快速的提供技术人员所需要的刀具信息。

（二）刀具与零配件库存数据库

刀具管理软件利用附件/零件模块、单一组件模块与刀具模块，对各个零件与刀具的数量建立数据库。要注意，为了能够存储每一条数据记录每个库存字段目都必须配置一个代码，如果记录的所有项均填写完毕，须保存当前数据记录。建立刀具与零配件库存数据库之后，刀具管理员可以清楚的知道刀具以及零配件的数量，防止了刀具或零配件因缺少而导致产品不能加工。

四、取得的效益

降低刀具使用和管理发生的间接费用其中包括：1. 降低刀具的库存，减少冗余的刀具，提高刀具的利用率；2. 在刀具供货中引入市场机制；3. 减少对人员、资金、设备、厂房的占用；4. 减少备刀、调刀的差错。 提高加工效率及刀具应用水平其中包括： 1. 服务工艺创新；2. 选择更好的刀具，更佳的切削参数，减少随意性；3. 提供应用技术；4. 提高加工效率，保证加工质量；5. 提高数控机床的利用率5%～50%；6. 加强分析与监督的作用。

五、研究结论

数控刀具篇8

关键词：高速铣削；数控；刀具

高速铣削的关键是要有高速的铣削刀具，伴随着切削速度的提高，对刀具的材料等参数都提出了更高的要求。在高速切削的过程中刀具必须承受高压，高温，振动，冲击和摩擦等影响，其制造材料的耐热，耐磨，硬度，韧性，工艺和经济性是实现高速加工的关键因素。在对不同的加工工件切削时要选择与之相适配的高速切削刀具。

一、高速铣削数控刀具选用的原则

（一）具有高韧性和高抗冲击能力

根据工件的材料对应的高速切削范围有:铝合金为(1 000~7 000)m /min，铜及铜合金为(900~5 000)m /min，各类钢为(500~2 000)m /min，灰口铸铁为(800~3 000)m /min，钛为(100~1 000)m /min。高速切削中，切削速度比传统的速度要高出5~10倍，有些甚至达到了7 000m /min的高速，因此选用的刀具应该有高韧性和高抗冲击能力。

（二）具有高的强度、硬度和耐磨性

随着切削刀具技术的进步，高速加工已广泛地应用在汽车和电子元件产品中的合金钢(HRC>30)冲压模及塑料模具零件等。有调查显示:锻模和铸模常用材料的硬度范围在HRC 45 ~60之间;塑料模的硬度范围HRC>30;冲压模具常用材料硬度范围在HRC 50~62。在高速切削上述材料时，切削刀具必须具有高的硬度才能满足生产。

（三）高的热硬性和化学稳定性

刀具以150m /min的高速在切削HRC58~65的淬硬钢时，最高的切削温度可达到1 000℃以上，因此要求切削刀具在如此高的温度下仍能保持高硬度和化学稳定性，以确保切削正常进行。

二、高速铣削数控刀具材料选用

（一）高速铣削塑料数控刀具的选用

塑料由于其强度低，和金属材料相比其切削力也要弱很多，对选择使用什么刀具几乎没有什么影响。但是塑料由于其导热性能比较差，当切削用量提高后，随之增加的还有切削热。当塑料被告诉切削时，刀具的温度比较高，而切割下来的塑料碎屑由于导热能力差处于交融状态，在空气中受冷又被硬化。在塑料进行切割的过程中其会经常的粘在刀具上，这样就会改变刀具的切割方向，影响了切割的精度。金刚石铣刀由于其导热性能高，摩擦系数小，是切削塑料的较理想的道具。

（二）高速铣削石墨数控刀具的选用

与铜质电极相比石墨电极具有许多不可比拟的优点，例如，机械的加工性能好，热变形小，加工的精度高，速度快，电极的损耗小，加工温度高，耐高温等优点。虽然石墨非常的容易切削，但是其必须具备足够的硬度在用作EDM电极中，避免在EDM和操作中受到损坏，同时石墨电极的晶粒尺寸和强度等也受到电极的形状影响，在对切削的过程中易对工件造成崩碎，道具也容易受到磨损。在石墨加工中刀具受损是最重要的一个问题。

在对石墨电极进行加工中刀具的磨损是非常严重的，如果选用金刚石涂层的刀具，则刀具的磨损量会大大的降低，这就使得对石墨的加工使用高速铣削变为可能。金刚石涂层的刀具具有耐磨性高，耐磨系数小，硬度高等优点，因其具有这些优点是其成为石墨加工刀具的最佳选择。

（三）高速铣削铝合金数控刀具的选用

高速铣削技术最先研究的对象就是铝合金材料，关于其的技术到现在已很成熟。在汽车的生产领域中，为了减轻汽车的重量，减少耗油量，正在大面积使用轻型材料，铝合金就是其中的一种。大众汽车公司1979年就使用了金刚石刀具高速切削铝合金，其不论是在刀具的使用寿命上还是加工的粗糙程度上都比普通的加工工艺高出20倍。在对铝合金材料进行高速切削时，刀具如果采用的是立方氮化硼和人造金刚石则刀刃容易崩，影响切削效果。

对铝合金材料进行超高速切削时，应根据铝合金材料中Si的含量选择所用刀具。当Si含量的小于12%时使用k10，Si3N4刀具。对于Si含量高于12% 的时，切削刀具可使用人造金刚石（PKD），聚晶金刚石(PCD)或着是金刚石(CVD)涂层的刀具。当铝合金材料中Si含量高于16%时，最好使用金刚石涂层到或者是聚晶金刚石。

（四）高速铣削铸铁数控刀具的选用

涂层氮化硅和立方氮化硼，硬质合金的刀具是在对铸铁件加工时常用的刀具。耐磨性好是硬质合金刀的一个优点，但是相比陶瓷和立方氮化硼其硬度相对较低。为了弥补这方面的不足之处，经常在刀具的表面涂上一层碳氮化钛或者是氮化钛铝等物质。

如果在刀具的表面涂上一层碳氮化钛或者是氮化钛铝等物质相比于没有涂层的刀具生产率提高了25%，刀具的使用周期则提高了5倍还要多。另外，铝氮化钛的涂层到在任意的切削速度下比氮化钛或碳氮化钛涂层的刀具使用周期更长，约是其3倍。

（五）高速铣削钛合金(Ti6Al6V2Sn)数控刀具的选用

钛合金虽然具有冲击韧性大，但是其硬度比Inconel 718略低。在对其加工时硬化情况非常严重，因此经常发生刀具磨损等现象。日本一个学者在经过大量的操作，对钛合金如果使用直径是10mm的硬质合金K10两刃螺旋铣刀切割，刀具的使用周期可达到任意时候。

三、结论

被加工工件和刀具材料之间存在一个适配性问题，即在对工件进行加工时刀具具有良好的性能，并不是一种刀具是万能的，同一个刀具在加工某一材料时性能良好，但是相对于另外一种工件却不理想，这是高速切削技术复杂性的一面。

参考文献：

[1] 王西彬,师汉民. 高速切削刀具的研究[J]. 机械工艺师, 1998, (08)

[2] 刘战强,艾兴. 高速切削刀具磨损表面形态研究[J]. 摩擦学学报, 2002, (06)

[3]周慎.高速切削中的刀具选用[J].机械制造与自动化, 2004,33(1)