数控刀具选择与刀具系统的设计优化探究

　　摘要：随着社会经济的发展，数控机床获得了较快发展，其应用也愈加普遍，行业内竞争的不断加剧，促使相关企业不断加强对刀具使用成本的控制，并积极采取措施提高数控机床的生产效率。加强刀具选择的精准性、不断优化刀具系统的设计等将对于提高数控机床的生产效率、降低成本具有非常重要的意义。

　　关键词：数控刀具;刀具选择;刀具系统

　　《数控机床市场》杂志是由经新闻出版署批准的国家一级刊物。由中国机械工业联合会主管、中国工业报机电产品导报编辑部编辑出版的一份大型双月刊。

　　1数控刀具概述

　　1.1数控刀具的属性分类

　　简单说来，数控刀具可分为两大类：模块化刀具和常规刀具。在这两类数控刀具中模块化刀具更能代表未来的发展方向，因为模块化刀具有许多无可比拟的优势，最明显的就是换刀停机时间大大缩短，极大地提高了数控生产加工的效率，经济效益更高。如果对数控刀具进行详细分类，按照不同的分类标准有不同种类。首先，按照数控刀具的结构进行分类，可细分为整体式、镶嵌式与减振式三类;其次，按照数控刀具的制作材料进行分类，同样可以分为三大类，分别是高速钢刀具、硬质合金刀具以及金刚石刀具;再次，按照数控刀具的切削工序进行分类，可以详细地分为内孔、外圆、内螺纹、外螺纹、切槽等种类。

　　1.2数控刀具的独特之处

　　数控刀具作为一种机械加工中的重要工具，在机械制造中发挥了重要作用，而且因为其独特的优势促进了机械制造的发展。首先，数控刀具在加工生产的过程中通过设置科学的执行标准，可以保证刀具的质量及可靠性，所以通过数控刀具生产的刀具或者刀片的经济寿命指标及耐用度都更加合理;其次，数控刀具操作更加简便，对于刀片或刀具的切削控制更加灵活便利，断削效果更佳;再次，数控刀具切削部分的几何尺寸必须进行严格控制，保证刀体刀片及刀杆反复装卸精度的稳定性，换句话说，就是将刀片或刀具切削参数及几何参数等进行规范，促进其典型化;最后，数控刀具刀柄及刀片的自动换刀及定位基准系统需要不断优化，促进其規格化、通用化等，同时设置相应的调整及控制尺寸的功能，或者直接配置能够自动补偿刀具磨损的装置。

　　2数控刀具的选择标准

　　2.1数控刀具的型号选择标准

　　对于型号这一问题，国内外的刀具厂商进行了统一，将IS0作为统一标准。在进行数控刀具的选择时，型号不同，其具体的参数也不同，不同的参数所代表的就是不同型号的刀具。 数控刀具的具体参数与数控机床的适配性关系到整个数控机床的运行效率，因此，在选择过程中需要关注到数控刀具的型号，提升数控机床的整体运行效率。

　　2.2数控刀具的刀片形状选择

　　①刀片的形状。刀片的形状也是选择数控刀具时需要考虑的一个依据。一般来说，不同的形状是因为加工部位不同的形状形成的，我们一般所说的刀片形状往往就是指数控车的刀片形状，常见的刀片形状有刀尖角、刀具主偏角、刀具有效刃数等。不同数控机床的功能不同，同一数控机床的不同操作环节也有着不同的操作需要。

　　②刀片的类型。数控刀具的刀片类型一般是从刀具是否存在中心孔或断屑槽来说的，选择刀具时，只要确定了刀体，就可以根据可用刀片选择相应的一种或几种类型。一般来说，正反面都有刀刃的类型更具优势。在数控刀具选择过程中，由于不同数控机床相应位置的设计不同，因此也需要根据其安装位置等选择相应类型的数控刀具。

　　③刀尖的半径。数控刀具的刀尖半径指的是刀尖的圆弧半径，这一数据直接影响着刀具的切削效率，决定着被加工工件的精度及其表面粗糙程度等。最常被选用的刀具，其刀尖圆弧半径一般要不小于l.25倍的最大进给量。刀尖的半径越小，精确度和切削效率也相对较高，因此，在数控刀具选择过程中需要对数控机床操作精确度要求和产品精确度要求等进行综合考量，选择性能最佳的数控刀具。

　　2.3数控刀具车刀类型的选择

　　在选择刀具时，对于刀具的强度有着严格的标准，其强度必须能够达到一定的标准，而且不能与工件间存在冲突。从刀具刀杆头部形式方面来说，选择的主要指标应该以直头及主偏角为标准。在选择车刀类型的时候，应该将刀具的主偏角作为主要参考。至于刀片卡紧方式的选择则应该将刀片形状及切削强度作为选择标准。

　　2.4数控刀具的刀杆尺寸选择

　　数控刀具的刀杆尺寸指的是刀杆的长度、宽度以及刀尖的高度，而且这三者之间是相互对应的关系。刀杆尺寸的选择应以具体的机床类型及标准为依据，做到相互匹配即可。合理选择数控刀具刀杆尺寸，能够帮助数控刀具最大限度地发挥其作用，保证数控机床运行的连贯性和流畅性，提升数控机床运行效率。

　　3数控刀具系统的设计优化途径

　　3.1对数控刀具中工位刀具系统的优化设计

　　数控刀具应用于机械制造中应该将其作为一个完整的系统，对其系统设计进行优化，首先就应该做好工位刀具系统的优化：其一，如果刀具安装的方向实径向的话，其长度就要进行控制，避免在刀位转换过程中机床内壁与刀具发生碰撞;其二，如果刀具恰好位于邻刀位的位置，就应该控制好大直径带小孔工件加工过程中的干扰问题;其三，在小直径内控的加工中，如果工件的直径比较大，就要预留出充足的空间，避免相互干扰;其四，如果在系统调试时不能准确判断机床内壁与刀具之间是否存在相互干涉等问题，就需要准备相应的刀具干涉图。在对数控刀具中工位刀具系统的优化设计过程中，需要不断协调刀具位置以及长度等多方面因素，提升其与整个数控系统的适配性。数控刀具干涉图以及安装示意图的设置，能够有效提升数控刀具的安装效率以及位置的准确性，提升数控刀具系统安装的成功率。

　　3.2刀架最大转动惯量的优化设计

　　在数控刀具系统设计优化过程中，必须对刀架的最大转动惯量进行严格控制，将其控制在可控的范围之内，以免发生不必要或者严重的事故。因为一旦忽视刀架最大转动惯量的管控设计，容易导致数控机床以及数控刀具系统在运行过程中因为高速运转产生的机械惯性而对周围的操作工人造成伤害。对于刀架的最大转动惯量控制应该根据刀夹的重量、镗杆的直径以及其长度等要素进行计算，保证计算结果的精确性，尤其是当上述要素数据较大时，一定要做好最大转动惯量的计算并进行精准控制。在这一环节的优化设计过程中，还可以采用模拟实验的方式，对其进行运行模拟，提升数控刀具系统的安全性和稳定性。

　　4 结语

　　数控刀具在机械制造行业中发挥着重要的作用，在制造业发展需求更高的今天，对于数控刀具的选择及其系统的设计优化应该引起足够重视，选择最佳的刀具，通过不断优化，保证工作效率、生产过程的经济效益等。

　　参考文献：

　　[1]龚德平.数控刀具选择与刀具系统的设计优化[J].中国高新技术企业，2013(7).

　　[2]孔庆涛. 面向中小企业的数控刀具选择及管理系统研究与开发[D].天津大学，2012(0).

　　[3]孟宪伟，徐孝峰.数控刀具选择与刀具系统的设计优化[J].科技风，2012(8).

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文章名称： 数控刀具选择与刀具系统的设计优化探究

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