1.7.2 數(shù)控加工刀具的選擇

刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、加工工序、工件材料的性能、切削用量以及其他相關(guān)因素正確選用刀具和刀柄。刀具選擇的總原則是適用、安全和經(jīng)濟(jì)。適用是要求所選擇的刀具能達(dá)到加工的目的，完成材料的去除，并達(dá)到預(yù)定的加工精度。安全是指在有效去除材料的同時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生刀具的碰撞和折斷等，要保證刀具及刀柄不會(huì)與工件相碰撞或擠擦，造成刀具或工件的損壞。經(jīng)濟(jì)是指能以最小的成本完成加工。在同樣可以完成加工的情形下，選擇相對綜合成本較低的方案，而不是選擇最便宜的刀具；在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。

選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時(shí)，應(yīng)選用硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選用高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選用鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、盤形銑刀和錐形銑刀。

在生產(chǎn)過程中，銑削零件周邊輪廓時(shí)，常采用立銑刀，所用的立銑刀的刀具半徑一定要小于零件內(nèi)輪廓的最小曲率半徑。一般取最小曲率半徑的0.8～0.9倍即可。零件的加工高度（Z方向的背吃刀量）最好不要超過刀具的半徑。

平面銑削時(shí)，應(yīng)選用不重磨硬質(zhì)合金端銑刀、立銑刀或可轉(zhuǎn)位面銑刀。一般采用二次進(jìn)給，第一次進(jìn)給最好用端銑刀粗銑，沿工件表面連續(xù)進(jìn)給。選好每次進(jìn)給的寬度和銑刀的直徑，使接痕不影響精銑精度。因此，加工余量大且不均勻時(shí)，銑刀直徑要選得小一些。精加工時(shí)，一般用可轉(zhuǎn)位密齒面銑刀，銑刀直徑要選得大些，最好能夠包容加工面的整個(gè)寬度，可以設(shè)置6～8個(gè)刀齒，密布的刀齒使進(jìn)給速度大大提高，從而提高切削效率，同時(shí)可以達(dá)到理想的表面加工質(zhì)量，甚至可以實(shí)現(xiàn)以銑代磨。

加工凸臺(tái)、凹槽和箱口面時(shí)，選取高速鋼立銑刀、鑲硬質(zhì)合金刀片的端銑刀和立銑刀。在加工凹槽時(shí)應(yīng)采用直徑比槽寬小的銑刀，先銑槽的中間部分，然后再利用刀具半徑補(bǔ)償（或稱直徑補(bǔ)償）功能對槽的兩邊進(jìn)行銑加工，這樣可以提高槽寬的加工精度，減少銑刀的種類。

加工毛坯表面時(shí)，最好選用硬質(zhì)合金波紋立銑刀，它在機(jī)床、刀具和工件系統(tǒng)允許的情況下，可以進(jìn)行強(qiáng)力切削。對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。加工孔時(shí)，應(yīng)該先用中心鉆刀打中心孔，用以引正鉆頭。然后再用較小的鉆頭鉆孔至所需深度，之后用擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，最后加工至所需尺寸并保證孔的精度。在加工較深的孔時(shí)，特別要注意鉆頭的冷卻和排屑問題，可以利用深孔鉆削循環(huán)指令G83進(jìn)行編程，即讓鉆頭攻進(jìn)一段后，快速退出工件進(jìn)行排屑和冷卻；再攻進(jìn)，再進(jìn)行冷卻和排屑，如此循環(huán)直至孔深鉆削完成。

在進(jìn)行自由曲面加工時(shí)，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般取得很密，故球頭刀具常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，雖然選擇好的刀具增加了刀具成本，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個(gè)加工成本大大降低。

加工中心上的各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和換刀動(dòng)作。因此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄，以便使鉆、鏜、擴(kuò)、銑等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具迅速、準(zhǔn)確地裝到機(jī)床主軸或刀庫中去。編程人員應(yīng)了解機(jī)床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍，以便在編程時(shí)確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統(tǒng)，其刀柄有直柄（三種規(guī)格）和錐柄（四種規(guī)格）兩類，共包括十六種不同用途的刀柄。

在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行，并且占用輔助時(shí)間較長，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：盡量減少刀具數(shù)量；一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工；粗、精加工的刀具應(yīng)分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；先銑后鉆；先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率。