1.4　數控加工常用刀具

（1）數控車刀的種類和用途

車刀是應用最廣的一種單刃刀具。按用途不同分，在數控車床上使用的刀具有外圓車刀、端面車刀、內孔車刀（鏜刀）、鉆頭、切斷刀、螺紋加工刀具等，其中以外圓車刀、鏜刀、鉆頭最為常用。

①外圓車刀　常用外圓車刀如圖1-21所示，用于粗車或精車外回轉表面（圓柱面、圓錐面或螺紋面等）。圖中標號1所示為90°偏刀，主偏角為90°，徑向力較小，故適用于加工階梯軸或細長軸零件的外圓面和肩面。圖中標號2所示為彎頭車刀，一般主、副偏角均做成45°，它不僅可車削外圓，還可車削端面及倒角，通用性較好。圖中標號3所示為螺紋車刀。

②端面車刀　端面車刀如圖1-22所示，用于車削垂直于軸線的平面。一般端面車刀都從外緣向中心進給，如圖1-22（a）所示，這樣便于在切削時測量工件已加工面的長度。若端面上已有孔，則可采用由工件中心向外緣進給的方法，如圖1-22（b）所示，這種進給方法可使工件表面粗糙度降低。圖1-22中所示f為切削方向。

③內孔車刀（鏜刀）　內孔車刀如圖1-23所示，圖中標號1所示內孔車刀可用于車削通孔，標號2所示刀具用于車削盲孔，標號3所示刀具用于切割凹槽和倒角。內孔車刀的工作條件較外圓車刀差，這是由于內孔車刀的刀桿懸伸長度和刀桿截面尺寸都受孔的尺寸限制，當刀桿伸出較長而截面較小時，剛度低，容易引起振動。

④切斷刀（切槽刀）　切斷刀如圖1-24所示，用于從棒料上切下已加工好的零件，或切斷較小直徑的棒料，也可以切窄槽。

車刀按結構可分為整體式車刀、焊接式車刀、機械夾固式車刀（又分為機夾可重磨式車刀和可轉位式機夾車刀）和成形車刀。所謂焊接式車刀，就是在碳鋼刀桿上按刀具幾何角度的要求開出刀槽，用焊料將硬質合金刀片焊接在刀槽內，并按所選擇的幾何參數刃磨后使用的車刀。機夾可重磨式車刀是采用普通刀片，用機械夾固的方法將刀片夾持在刀桿上使用的車刀。可轉位式機夾車刀如圖1-25所示，是使用可轉位刀片的機夾車刀，一條切削刃用鈍后可迅速轉位換成相鄰的新切削刃，即可繼續工作，直到刀片上所有切削刃均已用鈍，刀片才報廢回收，更換新刀片后，車刀又可繼續工作。成形車刀是加工回轉體成形表面的專用刀具，主要用于加工批量較大的中、小尺寸帶成形表面的零件。其中可轉位車刀的應用日益廣泛，在車刀中所占比例逐漸增加。

（2）數控銑刀的種類和用途

銑刀是多刃刀具，它的每一個刀齒相當于一把車刀，其切削基本規律與車削相似，但銑削是斷續切削，切削厚度和切削面積隨時在變化，因此銑削具有一些特殊性。銑刀在旋轉表面上或端面上具有刀齒，銑削時銑刀的旋轉運動是主運動，工件的直線運動是進給運動。數控銑床常用的銑刀有立銑刀、鍵槽銑刀、球頭銑刀、鑲齒端銑刀和其他成形刀具等。

①立銑刀　立銑刀一般有三到四個刀齒，如圖1-26所示，圓柱上的切削刃是主切削刃，端面上分布著副切削刃，它是數控銑床上用得最多的一種刀具。立銑刀工作時只能沿刀具的徑向進給，而不能沿銑刀的軸線方向作進給運動。立銑刀有直柄的和錐柄的兩種，直柄立銑刀的直徑較小，一般小于20mm；直徑較大的為錐柄，錐柄立銑刀多為鑲齒式。立銑刀多用于加工溝槽、小平面、臺階面等。用立銑刀銑槽時槽寬有擴張，故應取直徑比槽寬略小的銑刀。

②鍵槽銑刀　鍵槽銑刀用于銑削圓頭封閉鍵槽，如圖1-27所示，既像立銑刀，也像鉆頭，它有兩個刀齒，圓柱面和端面都有切削刃，端刃為完整刃口（延至中心），齒數少，螺旋角小。工作時可以縱向進給，也可以軸向進給。加工鍵槽時先軸向進給達到槽深，然后沿鍵槽方向銑出鍵槽全長。

③球頭銑刀　球頭銑刀（圖1-28）用于加工曲面，但加工曲面較平坦的部位應采用環形銑刀（也稱為牛鼻刀）。

④鑲齒端銑刀　鑲齒端銑刀用于加工較大的平面。刀齒主要分布在刀體端面上，還有部分分布在刀體周邊，一般在刀齒上裝有硬質合金刀片，可以進行高速銑削，以提高效率。

（3）孔加工刀具的種類和用途

孔加工刀具按其用途可分為兩大類。一類是鉆頭，它主要用于在實心材料上鉆孔（有時也用于擴孔），根據鉆頭構造及用途不同，又可分為麻花鉆、扁鉆、中心鉆及深孔鉆等；另一類是對已有孔進行再加工的刀具，如擴孔鉆、鉸刀及鏜刀等。

①麻花鉆　麻花鉆是一種形狀復雜的孔加工刀具，它的應用較為廣泛。常用來鉆精度較低和表面較粗糙的孔。用高速鋼鉆頭加工的孔精度可達IT11～IT13級，表面粗糙度可達6.3～25μm；用硬質合金鉆頭加工時則分別可達IT10～IT11級和3.2～12.5μm。

②中心鉆　中心鉆用于加工中心孔，它有三種型式：中心鉆、無護錐60°復合中心鉆及帶護錐60°復合中心鉆。

中心鉆在結構上與麻花鉆類似。為節約刀具材料，復合中心鉆常制成雙端的。鉆溝一般制成直的。復合中心鉆工作部分由鉆孔部分和锪孔部分組成。鉆孔部分與麻花鉆同樣，有倒錐度及鉆尖幾何參數。锪孔部分制成60°錐度，保護錐制成120°錐度。復合中心鉆工作部分的外圓須經斜向鏟磨，才能保證锪孔部分與锪孔部分和鉆孔部分的過渡部分具有后角。

③深孔鉆　一般深徑比（孔深與孔徑比）為5～10的孔即為深孔。加工深徑比較大的深孔可用深孔鉆。深孔鉆的結構有多種型式，常用的主要有外排屑深孔鉆、內排屑深孔鉆、噴吸鉆等。

④擴孔鉆　擴孔鉆用于已有孔的擴大，一般加工精度可達IT10～IT11級，表面粗糙度可達3.2～12.5μm，通常用作孔的半精加工刀具。

擴孔鉆的類型主要有兩種，即整體錐柄擴孔鉆和套式擴孔鉆。

⑤锪鉆　锪鉆用于加工各種埋頭螺釘沉頭座、錐孔、凸臺面等。

⑥鏜刀　鏜刀用來擴孔及用于孔的粗、精加工。鏜刀能修正鉆孔、擴孔等上一工序所造成的孔軸線歪曲、偏斜等缺陷，故特別適用于要求孔距很準的孔系加工。鏜刀可加工不同直徑的孔，鏜孔可在車床、銑床、鉆床、鏜床上進行。

根據結構特點及使用方式，鏜刀可分為單刃鏜刀、多刃鏜刀和浮動鏜刀等。

⑦鉸刀　鉸刀用于中小孔的半精加工和精加工，也常用于磨孔或研孔的預加工。鉸刀的齒數多、導向性好、剛性好、加工余量小，工作平穩，一般加工精度可達IT6～IT8級，表面粗糙度可達0.4～1.6μm。

（4）螺紋加工刀具的種類和用途

在各種傳動機構、緊固件和測量工具等很多方面，都廣泛應用螺紋。根據螺紋的形狀、表面粗糙度、公差等級和生產批量的不同，其加工方法及所采用的刀具也各不相同。按加工螺紋的方法不同，螺紋刀具可分為以下幾類。

①螺紋車刀　它的結構簡單，齒形容易制造準確，加工精度較高，通用性好，可以用來加工各種尺寸形狀的內、外螺紋。螺紋車削需多次走刀才能切出完整的螺紋廓形，故生產效率低；加工質量主要決定于工人技術水平、機床精度和刀具本身的制造精度，適用于中、小批量及單件螺紋的加工。

②絲錐　絲錐主要用于加工直徑為1～52mm的圓柱形及圓錐形內螺紋。絲錐的本質是一個加了切削刃的螺栓，因結構簡單、制造使用方便，故在中小批生產中應用甚廣。

③螺紋銑刀　用于加工圓柱形及圓錐形內、外螺紋，生產效率高，特別適合于加工直徑較大的螺紋。常見的螺紋銑刀有盤形銑刀和梳形銑刀，多用于螺紋的粗加工。

（5）數控刀具的選擇

數控機床刀具可分為標準刀具和專用刀具兩大類。應盡量減少使用專用刀具，而多選用通用標準刀具或標準刀具組合體。

在選用數控刀具時，一般遵循如下原則：

①為了提高刀具的耐用度和可靠性，應盡量選用各種高性能、高效率、長壽命的刀具材料制成的刀具，例如各種超硬材料（人造金剛石、立方氮化硼、高性能復合陶瓷）制成的刀具，即使選用通用的高速鋼（W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2）與硬質合金刀具時，也應盡量選用有涂層的型號。在使用前，刀片須經過嚴格檢驗。

②應選用機夾可轉位刀具結構。現行的可轉位車刀國家標準（GB 5343—2007）中規定的刀具品種，由于其刀尖位置精度要求較低，因此只適用于帶有快換刀夾的數控機床。這是因為刀具上刀尖位置的制造誤差，可通過快換刀夾和刀具一起在機外預調時得到補償。如果要求刀具不經過預調使用，則應選用精密級可轉位車刀或精化刀具。

③為了集中工序、提高生產率、保證加工精度，應盡可能地選用復合刀具。其中，以孔加工復合刀具使用最為普遍。

④精加工孔時，可采用鏜孔或鉸孔工藝。由于鏜刀結構簡單，刃磨和調整方便，因此只要在鏜桿剛度足夠的條件下，應盡量采用鏜刀。尤其是當孔徑大于80mm時，更宜采用鏜刀加工。

⑤應盡量選用各種高效刀具，如高剛性麻花鉆、鉆擴四刃鉆、硬質合金單刃鉸刀、精密微調鏜刀、波形刃立銑刀等。