数控刀具选择与刀具系统的设计优化.doc

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1、摘要：随着科学技术的发展及数控机床数量的增加，现代企业越来越关注刀具使用成本的控制及数控机床生产效率的提高。经过多年的研究分析得出，加强刀具选择与优化刀具系统设计将有助于降低企业刀具使用成本投入及提高数控机床生产效率。传统数控刀具系统的要求为“安装可靠、安装数量多、装卸方便、自动换刀、装卸迅速、切削时间短”，并以提高生产率为最终目标。文章以数控机床为研究对象，深入探讨数控车刀选择与优化刀具系统设计。中国论文网　　关键词：数控刀具；数控机床；刀具系统；设计优化　　中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）07-　　加强刀具选择与

2、优化刀具系统设计，将有助于降低企业刀具使用成本投入，更有利于提高数控机床生产效率。本文将简要阐述加强数控刀具管理、促进数控机床增效，并就数控机床，深入探讨数控车刀选择与优化刀具系统设计。　　1数控刀具的分类　　1.1根据数控刀具结构分类　　就数控刀具结构而言，其可被简单划分为整体式、镶嵌式及减振式三大类。就镶嵌式数控刀具而言，其可被划分为机夹式及焊接式两类。就机夹式数控刀具刀体结构而言，其又可被划分为不转位及可转位两类。减振式数控刀具的适用情况：若刀具工作臂长，直径的比值过大，则往往使用减振式数控刀具以减少刀具振动，提高数控产品加工精度。　　1.2根据数控刀具

3、制作材料分类　　就数控刀具制作材料而言，其可被简单划分为高速钢刀具及硬质合金刀具、金刚石刀具三大类。通常情况下，高速钢属型坯材料，相对于硬质合金，高速钢的韧性更好，而其耐磨性、硬度及红硬性更差，因此高速钢刀具不适合用于高速切削及高硬度材料切削。相对于高速钢刀具及金刚石刀具，硬质合金刀具的切削性能更高，其在数控车削领域得到了广泛的应用。硬质合金刀片已经出现了标准规格系列产品，其具体切削性能及技术参数主要为其生产厂家提供。金刚石类刀具在难加工、高强度、高硬度、有色金属切削加工行业的应用较为普遍。　　1.3根据切削工序分类　　就切削工序而言，数控车削刀具分为内孔、外

4、圆、内螺纹、外螺纹及切槽、切端面环槽、切端面、切断等。数控车床机夹可转位刀具一般属标准规格，机夹可转位刀具的刀体及刀片均属标准规格，刀片材料以涂层硬质合金、硬质合金及高速钢为主。数控车床机夹可转位刀具类型以外圆刀具、内圆刀具、外螺纹刀具、内螺纹刀具、孔加工刀具（包括镗刀、中心孔钻头、丝锥等）切断刀具为主。机夹可转位刀具加固不重磨刀片常用结构有螺钉、杠销、螺钉压板、楔块等。就切削方式而言，数控车床所用刀具可分为圆表面切削刀具、中心孔类刀具、端面切削刀具。　　2数控加工刀具特点　　2.1刀具或刀片的经济寿命指标及耐用度的合理性　　现阶段，数控加工刀具生产过程中，刀

5、具质量测量的依据为刀具耐用度。切削刀具批量生产时，各刀具工件材质及材料间均或多或少地存在某些差异，原因是切削刀具生产将不可避免地受到某些客观因素的影响，如刃磨质量，所以，同一生产环境下生产的切削刀具，其耐用度也将不尽相同。就数控方面而言，刀具耐用度平均指标及其可靠指标Tp均应具备齐全。通常情况下，刀具标准可靠度不宜低于0.9。　　2.2刀片或刀具方便切削控制　　因数控机床的各设备均存在多个刀具，且切削量相当大，则切削塑性金属过程中，必须确保刀具未被切屑缠绕及工艺和工件装备均应控制其切削不随意喷溅，以确保切削操作人员的安全及零件输送与定位，且避免其影响到切削液喷

6、注施工质量，所以，在切削作业时做好使用振动切削、断屑块刀具等，以提高断削效果。　　2.3刀片或刀具切削参数及几何参数的典型化及规划化　　数控刀具的精度应该得到切实的保证，数控刀具精度主要是指刀具形状精度、刀柄及刀片对数控机床主轴相对位置精度、刀柄及刀片拆装及转位重复精度。数控刀具切削部分几何尺寸变化幅度应该被控制在一定的范围内，不宜过大。此外，刀体刀片及刀杆反复装卸精度的稳定性应该得到控制。　　2.4优化刀柄及刀片自动换刀及定位基准系统　　数控刀具更换的自动化及快速性要求刀柄及刀片高度的规格化、通用化及系列化，且刀具应该具备调整及控制尺寸的功能或自动补偿刀具磨

7、损的装置，以加快刀具换刀调整速度。　　3刀具选择　　3.1数控刀具型号　　国内外刀具厂商统一标准为ISO。若编号不同，其代表的刀具参数亦不同，则数控刀具选择时，应以其具体几何参数为参考依据。　　3.2刀片形状选择　　3.2.1数控车刀片形状主要由加工部位形状所决定，且其也为刀具选择的重要参考依据之一。数控车刀片形状主要包括刀尖角、刀具主偏角、刀具有效刃数等，通常情况下，刀尖强度随着刀尖角的增大而逐渐增强，若刀尖角小，其也不会对任何方面造成干涉。针对刀尖角小的刀具，其最佳使用范围为复杂型面，即沟槽或下坡型面开挖。表1列出了刀片形状选择所涉及的相关内容：　　3.2

8、.2刀片类型。刀片类型主要是指刀具是否