刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。CAD/ CAM技術(shù)的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)成為可能。特別是微機(jī)與數(shù)控機(jī)床的聯(lián)接，使得設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃及編程的整個(gè)過程全部在計(jì)算機(jī)上完成成為可能。

現(xiàn)在，許多CAD/ CAM軟件包括提供自動(dòng)編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問題，比如，刀具選擇、加工路徑、切削用量設(shè)定等，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動(dòng)生成NC程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床完成加工。因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的，這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對比，同時(shí)也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)。本文對數(shù)控編程中必須面對的刀具選擇和切削用量確定問題進(jìn)行了分析。

一、數(shù)控加工常用刀具的種類及性能

數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：①整體式；②鑲嵌式。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼 刃具；②硬質(zhì)合金刀具；③金剛石刀具；④陶瓷刃具等。從切削工藝上可分為：①銑削刀具；②鉆削刀具；③鏜削刀具；④車削刀具等。

刀具材料應(yīng)具備的性能：

（1）高硬度刀具材料的硬度應(yīng)高于工件的硬度

（2）足夠的韌性承受切削力、振動(dòng)和沖擊；

（3）高耐磨性耐磨性是材料抵抗磨損的能力；

（4）高耐熱性刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性的能力；

（5）良好的工藝性

二、數(shù)控加工刀具的選擇

刀具的選擇應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。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，平面輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時(shí)，應(yīng)選鑲硬質(zhì)合金刀片面銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的銑刀；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、錐形銑刀和梯形銑刀等。在進(jìn)行曲面加工時(shí)，應(yīng)選用球頭刀具，并且球頭刀具半徑應(yīng)小于曲面的曲率半徑。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，而平頭刃具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證精度的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平。

在數(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，占用輔助時(shí)間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工部位；③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；④先面后孔；⑤先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；⑥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)效率等。

三、數(shù)控加工切削用量的確定

合理選擇切削用量的原則是，粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主。半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)面定。同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者相互適應(yīng)，以形成切削用量。

（1）背吃刀量 在機(jī)床，工件和刀具的剛度允許的情況下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，應(yīng)留少量精加工余量，一般留0.2 -0.5mm。

（2）切削寬度L一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。數(shù)控加工中，一般L的取值范圍為：L= （0.6- 0.9）d。

（3）切削速度切削速度也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施，但切削速度與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著切削速度的增大，刀具耐用度急劇下降，故切削速度的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削45鋼時(shí)，切削速度可采用26m/ mi左右：而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí)，切削速度可選129m/ mi以上。

（4）主軸轉(zhuǎn)速n（r/mi）主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度來選定。計(jì)算公式為：n= 1000/ d，式中d為刀具直徑（mm）。數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般配有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開關(guān)，可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行倍率調(diào)整。

（5）進(jìn)給速度F進(jìn)給速度應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。

確定進(jìn)給速度的原則：

一、當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100 - 200mm/ mi范圍內(nèi)選取。

第二、在刀斷、加工深孔或用高速鋼具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20- 50mm/ mi范圍內(nèi)選取。

第三、當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在20- 5Omm/ min范圍內(nèi)選取。

在數(shù)控加工過程中，進(jìn)給速度也可通過機(jī)床控制面板上的進(jìn)給倍率修調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整，但是進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。

隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問題之一。在數(shù)控程序的編制過程中，要在人機(jī)交互狀態(tài)下即時(shí)選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)。

機(jī)械加工開展的總趨勢是高功率、、高柔性和強(qiáng)化環(huán)境意識(shí)。在機(jī)械加工范疇，切（磨）削加工是運(yùn)用廣泛的加工辦法。

點(diǎn)擊檢查『 刀具集創(chuàng)始的這個(gè)項(xiàng)目，給刀具人幫了大忙』

高速切削是切削加工的開展方向，已成為切削加工的干流。它是先進(jìn)制造技能的重要共性關(guān)鍵技能，推廣運(yùn)用高速切削技能將大幅度前進(jìn)出產(chǎn)功率和加工質(zhì)量并降低成本。

高速切削技能的開展和運(yùn)用決定于機(jī)床和刀具技能的前進(jìn)，其間刀具資料的前進(jìn)起決定性的效果。研討表明，高速切削時(shí)，跟著切削速度的前進(jìn)，切削力減小，切削溫度上升很高，達(dá)到必定值后上升逐步趨緩。

造成刀具損壞主要的原因是切削力和切削溫度效果下的機(jī)械摩擦、粘結(jié)、化學(xué)磨損、崩刃、破碎以及塑性變形等磨損和破損，因而高速切削刀具資料主要的要求是高溫時(shí)的力學(xué)功能、熱物理功能、抗粘結(jié)功能、化學(xué)穩(wěn)定性（氧化性、分散性、溶解度等）和抗熱震功能以及抗涂層決裂功能等。

根據(jù)這一要求，近20多年來，開展了一批適于高速切削的刀具資料，可在不同切削條件下，切削加工各種工件資料。雖然咱們總是期望得到既有高的硬度以確保刀具的耐磨性，又有高的耐性來防止刀具的碎裂，但現(xiàn)在的技能開展還沒有找到如此優(yōu)越功能的刀具資料，魚于熊掌無法兼得。

因而，咱們會(huì)在實(shí)踐中按照需求選用更合適的刀具材科，粗加工時(shí)優(yōu)先考慮刀具資料的耐性，精加工時(shí)優(yōu)先考慮刀具資料的硬度。當(dāng)然人們還期待著以超高切削速度進(jìn)行加工而取得更好的效果。下面僅就常見的工件資料及刀具的相關(guān)情況做如下簡單介紹。

鋁合金  

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1.1 易切削鋁合金

該資料在航空航天工業(yè)運(yùn)用較多，適用的刀具有K10、K20、PCD，切削速度在2000～4000m/min，進(jìn)給量在3～12m/min，刀具前角為12°～18°，后角為10°～18°，刃傾角可達(dá)25°。

1.2 鑄鋁合金

鑄鋁合金根據(jù)其Si含量的不同，選用的刀具也不同。

對Si含量小于12%的鑄鋁合金可選用K10、Si3N4刀具，當(dāng)Si含量大于12%時(shí)，可選用PKD（人造金剛石）、PCD（聚晶金剛石）及CVD金剛石涂層刀具。

關(guān)于Si含量達(dá)16%～18%的過硅呂合金，蕞好選用PCD或CVD金剛石涂層刀具，其切削速度可在1100m/min，進(jìn)給量為0.125mm/r。

鑄 鐵  

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對鑄件，切削速度大于350m/min時(shí)，稱為高速加工，切削速度對刀具的選用有較大影響。當(dāng)切削速度低于750m/min時(shí)，可選用涂層硬質(zhì)合金、金屬陶瓷；切削速度在510～2000m/min時(shí)，可選用Si3N4淘瓷刀具；切削速度在2000～4500m/min時(shí)，可運(yùn)用CBN刀具。鑄件的金相組織對高速切削刀具的選用有必定影響，加工以珠光體為主的鑄件在切削速度大于500m/min時(shí)，可運(yùn)用CBN或Si3N4，當(dāng)以鐵素體為主時(shí)，由于分散磨損的原因，使刀具磨損嚴(yán)峻，不宜運(yùn)用CBN，而應(yīng)選用淘瓷刀具。

如粘結(jié)相為金屬Co，晶粒尺度平均為3?m，CBN含量大于90%～95%的BZN6000在V=700m/min時(shí)，宜加工高鐵素體含量的灰鑄鐵。粘結(jié)相為陶瓷（AlN AlB2）、晶粒尺度平均為10?m、CBN含量為90%～95%的Amborite刀片，在加工高珠光體含量的灰鑄鐵時(shí)，在切削速度小于1100m/min時(shí)，隨切削速度的增加，刀具壽數(shù)也增加。

一般鋼

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切削速度對鋼的表面質(zhì)量有較大的影響，據(jù)研討，其蕞佳切削速度為500～800m/min?，F(xiàn)在，涂層硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、非金屬陶瓷、CBN刀具均可作為高速切削鋼件的刀具資料。其間涂層硬質(zhì)合金可用切削液。用PVD涂層辦法出產(chǎn)的TiN涂層刀具其耐磨功能比用CVD涂層法出產(chǎn)的涂層刀具要好，因?yàn)榍罢呖珊芎玫貓?jiān)持刃口形狀，使加工零件取得較高的精度和表面質(zhì)量。

金屬淘瓷刀具現(xiàn)在占市場份額較大，以TiC-Ni-Mo為基體的金屬陶瓷化學(xué)穩(wěn)定性好，但抗彎強(qiáng)度及導(dǎo)熱性差，適于切削速度在400～800m/min的小進(jìn)給量、小切深的精加工：用TiCN作為基體、結(jié)合劑中少鉬多鎢的金屬陶瓷將強(qiáng)度和耐磨兩者結(jié)合起來，用TiN來增加金屬陶瓷的耐性，其加工鋼或鑄鐵的切深可達(dá)2～3mm。

高硬度鋼

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高硬度鋼（HRC40～70）的高速切削刀具可用金屬陶瓷、陶瓷、TiC涂層硬質(zhì)合金、PCBN等。金屬陶瓷可用基本成分為TiC增加TiN的金屬陶瓷，其硬度和斷裂耐性與硬質(zhì)合金大致相當(dāng)，而導(dǎo)熱系數(shù)不到硬質(zhì)合金的1/1O，并具有優(yōu)異的耐氧化性、抗粘結(jié)性和耐磨性。

別的其高溫下機(jī)械功能好，與鋼的親和力小，適合于中高速（在200m/min左右）的模具鋼SKD加工。金屬陶瓷尤其適合于切槽加工。選用淘瓷刀具可切削硬度達(dá)63HRC的工件資料，如進(jìn)行工件淬火后再切削，實(shí)現(xiàn)“以切代磨”。切削淬火硬度達(dá)48～58HRC的45鋼時(shí)，切削速度可取150～18Om/min，進(jìn)給量在O.3～0.4min/r，切深可取2～4mm。粒度在1?m，TiC含量在20%～30%的Al203-TiC淘瓷刀具，在切削速度為100m/min左右時(shí)，可用于加工具有較高抗剝落功能的高硬度鋼。當(dāng)切削速度高于1000m/min時(shí)，PCBN是蕞佳刀具資料，CBN含量大于90%的PCBN刀具適合加工淬硬工具鋼（如55HRC的H13工具鋼）。

高溫鎳基合金

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Inconel 718鎳基合金是典型的難加工資料，具有較高的高溫強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)剪切強(qiáng)度，熱分散系數(shù)較小，切削時(shí)易產(chǎn)生加工硬化，這將導(dǎo)致刀具切削區(qū)溫度高、磨損速度加快。高速切削該合金時(shí)，主要運(yùn)用陶瓷和CBN刀具。碳化硅晶須增強(qiáng)氧化鋁陶瓷在100～300m/min時(shí)可取得較長的刀具壽數(shù)，切削速度高于500m/min時(shí)，增加TiC氧化鋁淘瓷刀具磨損較小，而在100～300m/min時(shí)其缺口磨損較大。氮化硅陶瓷（Si3N4）也可用于Inconel 718合金的加工。一般認(rèn)為，SiC晶須增強(qiáng)陶瓷加工Inconel 718的蕞佳切削條件為：切削速度700m/min，切深為1～2mm，進(jìn)給量為O.1～0.18mm/z。氦氧化硅呂（Sialon）陶瓷耐性很高，適合于切削過固溶處理的Inconel718（45HRC）合金，Al203-SiC晶須增強(qiáng)陶瓷適合于加工硬度低的鎳基合金。

鈦合金

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鈦合金強(qiáng)度、沖擊耐性大，硬度稍低于Inconel 718，但其加工硬化十分嚴(yán)峻，故在切削加工時(shí)出現(xiàn)溫度高、刀具磨損嚴(yán)峻的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)得出，用直徑10mm的硬質(zhì)合金K10兩刃螺旋銑刀（螺旋角為30°）高速銑削鈦合金，可達(dá)到滿意的刀具壽數(shù)，切削速度可高達(dá)628m/min，每齒進(jìn)給量可取O.06～0.12mm/z，連續(xù)高速車削鈦合金的切削速度不宜超越200m/min。

復(fù)合資料

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航天用的先進(jìn)復(fù)合資料，以往用硬質(zhì)合金和PCD，硬質(zhì)合金的切削速度受到限制，而在900℃以上高溫下PCD刀片與硬質(zhì)合金或高速剛刀體焊接處熔化，用淘瓷刀具則可實(shí)現(xiàn)300m/min左右的高速切削。

高速切削技能已成為切削加工的干流，加快其推廣運(yùn)用，將會(huì)發(fā)明巨大經(jīng)濟(jì)效益。高速切削刀具資料對開展和運(yùn)用高速切削技能具有決定性效果。超硬刀具資料（PCD與CBN）、淘瓷刀具、TiC（N）基硬質(zhì)合金刀具（金屬陶瓷）和涂層刀具等四大類高速切削刀具資料各有其特性和運(yùn)用范圍，它們相互配合，彼此競爭，推進(jìn)高速切削技能的開展和運(yùn)用。

機(jī)夾式螺紋車刀切削用量的選用

1. 進(jìn)給量 進(jìn)給量的巨細(xì)和走刀次數(shù)，對螺紋的加工質(zhì)量和切削功率有決定性影響。

   在螺紋加工過程中，為了取得蕞佳刀具壽數(shù)，工件直徑不得超越螺紋外徑的0.14mm，進(jìn)給量應(yīng)防止小于0.05mm/r。加工辦法一般采用進(jìn)給量遞減的辦法，終一刀走刀可所以不進(jìn)刀的空走刀，以消除切削過程中的彈性變形影響。實(shí)踐進(jìn)給量的巨細(xì)和走刀次數(shù)應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)或根據(jù)實(shí)踐情況而定，也可參照不同刀具廠商供給的切削參數(shù)進(jìn)行選用。

2．進(jìn)給辦法選擇 螺紋車削共有三種進(jìn)刀辦法：徑向、側(cè)向和替換式。在實(shí)踐運(yùn)用中，工件資料、刀片槽形和螺距決定了進(jìn)刀辦法的選擇。        

   （1）徑向進(jìn)刀：常運(yùn)用的進(jìn)刀辦法，切屑成形柔和、刀片磨損均勻，適用于小螺距螺紋。加工大螺距螺紋時(shí)，切屑操控不良，振動(dòng)較大。是加工硬化資料（如不銹鋼等）的手選。

   （2）側(cè)向進(jìn)刀：該進(jìn)刀辦法可將切屑引向一個(gè)方向，能夠較好地操控切屑。適用于切削大螺距螺紋和易發(fā)作排屑問題的內(nèi)螺紋的加工。為了防止因后邊緣摩擦而導(dǎo)致表面質(zhì)量差或后刀面過度磨損，進(jìn)刀角應(yīng)比螺紋角小1°～5°。側(cè)向進(jìn)刀的軸向進(jìn)刀量可簡略地按0.5×徑向進(jìn)刀量計(jì)算。

   （3）替換式進(jìn)刀：首要用于切削大牙形。這種辦法刀具磨損均勻，刀具壽數(shù)長。