数控加工中刀具的要求

数控加工具有高速、高效和自动化程度高等特点，数控刀具是实现数控加工的关键技术之一。为了适应数控加工技术的需要，保证优质、高效地完成数控加工任务，对数控加工刀具提出了比传统加工用刀具更高的要求，它不仅要求刀具耐磨损、寿命长、可靠性好、精度高、刚性好，而且要求刀具尺寸稳定、安装调整方便等。数控加工对刀具提出的具体要求如下：

（1）刀具材料应具有高的可靠性 数控加工在数控机床或加工中心上进行，切削速度和自动化程度高，要求刀具应具有很高的可靠性，并且要求刀具的寿命长、切削性能稳定、质量一致性好、重复精度高。

解决刀具的可靠性问题，成为数控加工成功应用的关键技术之一。在选择数控加工刀具时，除需要考虑刀具材料本身的可靠性外，还应考虑刀具的结构和夹固的可靠性。

（2）刀具材料应具有高的耐热性、抗热冲击性和高温力学性能 为了提高生产效率，现在的数控机床向着高速度、高刚性和大功率发展，切削速度的增大，往往会导致切削温度的急剧升高。因此，要求刀具材料的熔点高、氧化温度高、耐热性好、抗热冲击性能强，同时还要求刀具材料具有很高的高温力学性能，如高温强度、高温硬度、高温韧性等。

（3）数控刀具应具有高的精度 在数控加工生产中，被加工零件要求在一次装夹后完成其加工精度。因此，要求刀具借助专用对刀装置或对刀仪，调整到所要求的尺寸精度后，再安装到机床上应用。这样就要求刀具的制造精度要高。尤其在使用可转位结构的刀具时，刀片的尺寸公差、刀片转位后刀尖空间位置尺寸的重复精度，都有严格的精度要求。

（4）数控刀具应能实现快速更换 数控刀具应能与数控机床快速、准确地接合和脱开，并能适应机械手和机器人的操作，并且要求刀具互换性好、更换迅速、尺寸调整方便、安装可靠，以减少因更换刀具而造成的停顿时间。刀具的尺寸应能借助于对刀仪在机外进行预调，以减少换刀调整的停机时间。现在的数控加工中心多采用自动换刀装置。

（5）数控刀具应系列化、标准化和通用化 尽量减少刀具规格，以利于数控编程和便于刀具管理，降低加工成本，提高生产效率，建立刀具准备单元，进行集中管理，负责刀具的保管、维护、预调、配置等工作。

图1-1 可转位车刀的刀头(www.xing528.com)

1—刀杆 2—刀垫 3—刀片 4—夹固元件 5—断屑槽

（6）数控刀具大量采用机夹可转位刀具 由于机夹可转位刀具能满足耐用、稳定、易调和可换等要求，目前，在数控机床及加工中心等设备上，广泛采用机夹可转位刀具结构。机夹可转位刀具在数量上已达到整个数控刀具的30%～40%。图1-1所示为可转位车刀的刀头。

（7）数控刀具大量采用多功能复合刀具及专用刀具 为了充分发挥数控机床的技术优势，提高加工效率，对复杂零件加工要求在一次装夹中进行多工序的集中加工，并淡化传统的车、铣、镗、螺纹加工等不同切削工艺的界限，是提高数控机床效率、加快产品开发的有效途径。为此，对数控刀具提出了多功能（复合刀具）的新要求，要求一种刀具能完成零件不同工序的加工，减少换刀次数，节省换刀时间，减少刀具的数量和库存量，便于刀具管理。如镗铣刀、钻铣刀等，使原来需要多道工序、几种刀具才能完成的工序，在一道工序中由一把刀完成，不仅提高了生产效率，保证了加工精度，而且明显减少了刀具数量。图1-2所示为半精镗、精镗机油泵孔及孔口倒角用的可转位复合镗刀。

图1-2 半精镗、精镗机油泵孔及孔口倒角用的可转位复合镗刀

1—刀体 2、3—微调镗刀头 4、5—小刀夹

（8）数控刀具应能可靠断屑或卷屑 为了保证自动生产的稳定进行，数控加工对切屑处理有更高的要求。切削塑性材料时，切屑的折断与卷曲，常常是决定数控加工能否正常进行的重要因素。因此，数控刀具必须具有很好的断屑、卷屑和排屑性能。要求切屑不能缠绕在刀具或工件上、切屑不影响工件的已加工表面、不妨碍后续工序进行。数控刀具一般都采取了一定的断屑措施（如可靠的断屑槽型、断屑台和断屑器等），以便可靠断屑或卷屑。

（9）数控刀具材料应能适应难加工材料和新型材料加工的需要 随着科学技术的发展，对工程材料提出了越来越高的要求，各种高强度、高硬度、耐腐蚀和耐高温的工程材料越来越多地被采用。它们中多数属于难加工材料，目前难加工材料已占工件的40%以上。因此，数控加工刀具应能适应难加工材料和新型材料加工的需要。