數(shù)控機(jī)床的選擇原則

刀具壽命與切削量密切相關(guān)，制定切削用量時(shí)，首先應(yīng)選擇合理的刀具壽命，合理的刀具壽命應(yīng)根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)確定。一般分為2種：最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命。前者按單件工時(shí)最少的目標(biāo)確定，后者按工序成本最低的目標(biāo)確定。

根據(jù)刀具的復(fù)雜程度、制造和刃磨成本等考慮選擇刀具壽命時(shí)，可考慮以下幾點(diǎn)。復(fù)雜和高精度刀具的壽命應(yīng)高于單刃刀具。對(duì)于機(jī)床夾緊的可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時(shí)間短，為充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選低一些，一般為15～30min。對(duì)于刀具安裝、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床和自動(dòng)化加工機(jī)床，刀具壽命應(yīng)選高一些，同時(shí)應(yīng)保證刀具的可靠性。當(dāng)車間某一工序的生產(chǎn)率限制了整個(gè)車間生產(chǎn)率的提高時(shí)，該工序的刀具壽命應(yīng)選低一些。當(dāng)全廠某一工序單位時(shí)間的成本較大時(shí)，刀具壽命也應(yīng)選低一些。大型零件精加工時(shí)，為保證至少完成一道走刀，避免切削中途換刀，刀具壽命應(yīng)根據(jù)零件精度和表面粗糙度來(lái)確定。與普通機(jī)床加工方法相比， 數(shù)控加工 對(duì)切??削刀具提出了更高的要求，不僅要求質(zhì)量好、精度高，還要求尺寸穩(wěn)定性高、耐用度高、安裝調(diào)整方便，滿足數(shù)控機(jī)床的高效率要求。數(shù)控機(jī)床上選用的刀具往往采用適合高速切削的刀具材料(如高速鋼、超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金)，并使用可轉(zhuǎn)位刀片。

數(shù)控車削機(jī)床

常用的數(shù)控車刀一般分為成形車刀、尖頭車刀、圓弧車刀和3種類型。成形車刀又稱原型車刀，加工零件的輪廓形狀完全由車刀刃口的形狀和尺寸決定。在數(shù)控車削加工中，常用的成形車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車刀和螺紋車刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成形車刀。尖頭車刀是一種以直刃為特征的車刀，該類車刀的刀尖由直線型主切削刃和副切削刃組成，如3內(nèi)外車刀、左右面車刀、切槽（切削）車刀以及刀尖較小的各種內(nèi)外切削刃的孔車刀。尖頭車刀的幾何參數(shù)(主要是幾何角度)的選擇方法與普通車削基本相同，但要充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)(如加工路線、加工干涉等)，同時(shí)還要考慮刀尖本身的強(qiáng)度。

2、圓弧形車刀。圓弧形車刀是一種車刀，其特點(diǎn)是切削刃呈圓弧形，圓度或線性輪廓誤差較小。車刀圓弧邊緣的每一點(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖。因此，刀位點(diǎn)不在圓弧上，而是在圓弧的圓心上。圓弧形車刀可用于車削內(nèi)外表面，特別適用于車削各種光滑連接（凹面）成形表面。在選擇車刀圓弧半徑時(shí)，應(yīng)考慮2點(diǎn)車刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)小于或等于零件凹面輪廓上的最小曲率半徑，以免加工干澀。半徑不宜過(guò)小，否則不僅制造困難，還可能因刀尖強(qiáng)度弱或刀體散熱能力差而損壞車刀。

數(shù)控銑床

在數(shù)控加工中，平底立銑刀常用于銑削平面零件的內(nèi)外輪廓及銑削平面。刀具相關(guān)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：一是銑刀半徑RD應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓表面的最小曲率半徑Rmin，一般取RD=（0.8-0.9）Rmin。二是零件的加工h2H<（1/4-1/6）RD，以保證刀具有足夠的剛度。第三，用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部時(shí)，由于槽底2道走刀需要重疊，而刀具底刃半徑Re=Rr，即直徑d=2Re=2（Rr）。取刀具半徑為Re=0.95（Rr）。對(duì)于一些變斜角的3維輪廓和外形的加工，常用球面銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

數(shù)控機(jī)床大多采用系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的刀具，對(duì)于可轉(zhuǎn)位機(jī)夾式外圓車刀、端面車刀等刀架、刀頭，都有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和系列化型號(hào)，對(duì)于加工中心、自動(dòng)換刀系統(tǒng)的機(jī)床刀具和刀架都已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，例如錐度刀具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為TSG-JT，直柄刀具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為DSG-JZ。另外，對(duì)于選定的刀具，在使用前需對(duì)刀具尺寸進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)量，獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，操作人員將這些數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)系統(tǒng)，通過(guò)程序調(diào)用完成加工過(guò)程，從而加工出合格的工件。

工具的要點(diǎn)

刀具從什么位置開始移動(dòng)到指定位置呢？所以在程序開始執(zhí)行時(shí)，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系中開始移動(dòng)的位置。這個(gè)位置就是程序執(zhí)行時(shí)刀具相對(duì)于工件的起始點(diǎn)。所以叫程序起點(diǎn)或起始點(diǎn)。這個(gè)起始點(diǎn)一般由對(duì)刀來(lái)確定，所以這個(gè)點(diǎn)也叫對(duì)刀點(diǎn)。在編制程序時(shí)，要正確選擇對(duì)刀點(diǎn)的位置。設(shè)置對(duì)刀點(diǎn)的原則是便于數(shù)值加工，簡(jiǎn)化編程；加工時(shí)容易找正、檢查；引起的加工誤差小。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上，還可以設(shè)置在機(jī)床上。為了提高零件的加工精度，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡可能設(shè)置在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。在機(jī)床實(shí)際操作中，可以通過(guò)手動(dòng)對(duì)刀操作，把刀具的刀位點(diǎn)放在對(duì)刀點(diǎn)上，即“刀位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn)”重合。所謂“對(duì)刀點(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)。車刀的對(duì)刀點(diǎn)是刀尖或刀尖圓弧的圓心。平底立銑刀是刀軸與刀具底面的交點(diǎn)；球頭立銑刀是球心，鉆頭是點(diǎn)。手工對(duì)刀操作精度低，效率低。有些工廠采用光學(xué)對(duì)刀鏡、對(duì)刀儀、自動(dòng)對(duì)刀裝置等，以減少對(duì)刀時(shí)間，提高對(duì)刀精度。加工過(guò)程中需要換刀時(shí)，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)。所謂“換刀點(diǎn)”是指刀架旋轉(zhuǎn)換刀時(shí)的位置。換刀點(diǎn)應(yīng)位于工件或夾具的外部，換刀時(shí)不得觸及工件等部位。

加工數(shù)據(jù)

在數(shù)控編程中，編程人員必須確定每一道工序的加工數(shù)據(jù)，并以指令的形式寫在程序中。切削參數(shù)包括主軸轉(zhuǎn)速、背面加工數(shù)據(jù)和進(jìn)給速度等。針對(duì)不同的加工方法，需要選擇不同的切削參數(shù)。加工數(shù)據(jù)的選擇原則是保證零件的加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具的切削性能，保證刀具的合理耐用度，充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度的提高生產(chǎn)率，降低成本。

1.確定主軸轉(zhuǎn)速。

主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來(lái)選擇。計(jì)算公式為：n=1000v/7·1D式中：V為切削速度，單位為m/m移動(dòng)，由刀具的耐用度決定；N為主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min，D為工件直徑或刀具直徑，單位為mm。對(duì)于計(jì)算出的主軸轉(zhuǎn)速N，最后應(yīng)選擇機(jī)床具有或接近的轉(zhuǎn)速。

2.確定進(jìn)給速度。

進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削參數(shù)中的一個(gè)重要參數(shù)，主要根據(jù)零件加工精度、表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)來(lái)選擇。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛性和進(jìn)給系統(tǒng)性能的限制。確定進(jìn)給速度的原則：在保證工件質(zhì)量的情況下，為提高生產(chǎn)效率，可選用較高的進(jìn)給速度。一般在100-200mm/min;切削、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，應(yīng)選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20-50mm/min;當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求較高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選取較小，一般在20-50mm/min；當(dāng)?shù)毒呖辙D(zhuǎn)時(shí)，特別是長(zhǎng)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)置的最大進(jìn)給速度。

3.確定切割深度。

吃刀深度由機(jī)床、工件和刀具的剛性決定，在剛性允許的情況下，吃刀深度應(yīng)盡可能等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為保證加工表面質(zhì)量，可留出少量的精加工余量，一般為0.2-0.5mm總之，加工數(shù)據(jù)的具體數(shù)值要根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)手冊(cè)以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，類推確定。

同時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速、切削深度、進(jìn)給速度三者可以互相適應(yīng)，形成最佳切削參數(shù)。

加工數(shù)據(jù)不僅是機(jī)床調(diào)整前必須確定的重要參數(shù)，而且其取值合理與否對(duì)加工質(zhì)量、加工效率、生產(chǎn)成本都有著十分重要的影響。所謂“合理”的加工數(shù)據(jù)，是指在保證質(zhì)量的前提下，充分利用刀具切削性能和機(jī)床動(dòng)態(tài)性能（功率、扭矩）以獲得高生產(chǎn)率和低加工成本的加工數(shù)據(jù)。