淺析關(guān)于非標(biāo)數(shù)控刀具的性能要求

    由于數(shù)控機(jī)床具有加工精度高、加工效率較高、加工工序集中和零件裝夾次數(shù)少的特點(diǎn)，對所使用的數(shù)控刀具提出了更高的要求。從刀具性能上講，數(shù)控刀具應(yīng)高于普通機(jī)床所使用的刀具。

    選擇數(shù)控刀具時，首先要應(yīng)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時才可選用各種有效率的復(fù)合刀具及特殊的專用刀具。在選擇標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控刀具時，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，盡可能選用各種先進(jìn)刀具，如可轉(zhuǎn)位刀具、整體硬質(zhì)合金刀具、陶瓷的刀具等。

非標(biāo)刀具定制淺談金剛石刀具的種類

    ①天然金剛石刀具：天然金剛石作為切削刀具已有上百年的歷史了，天然單晶金剛石刀具經(jīng)過精細(xì)研磨，刃口能磨得極其鋒利，刃口半徑可達(dá)0.002μm，能實(shí)現(xiàn)超薄切削，可以加工出極高的工件精度和極低的表面粗糙度，是公認(rèn)的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。

    ②PCD金剛石刀具：天然金剛石價格昂貴，金剛石廣泛應(yīng)用于切削加工的還是聚晶金剛石(PCD)，自20世紀(jì)70年代初，采用高溫高壓合成技術(shù)制備的聚晶金剛石(Polycrystauinediamond，簡稱PCD刀片研制成功以后，在很多場合下天然金剛石刀具已經(jīng)被人造聚晶金剛石所代替。PCD原料來源豐富，其價格只有天然金剛石的幾十分之一至十幾分之一。

    PCD刀具無法磨出極其鋒利的刃口，加工的工件表面質(zhì)量也不如天然金剛石，現(xiàn)在工業(yè)中還不能方便地制造帶有斷屑槽的PCD刀片。因此，PCD只能用于有色金屬和非金屬的精切，很難達(dá)到超精密鏡面切削。

    ③CVD金剛石刀具：自從20世紀(jì)70年代末至80年代初，CVD金剛石技術(shù)在日本出現(xiàn)。CVD金剛石是指用化學(xué)氣相沉積看完看法(CVD)在異質(zhì)基體(如硬質(zhì)合金、陶瓷等)上合成金剛石膜，CVD金剛石具有與天然金剛石完全相同的結(jié)構(gòu)和特性。

重慶非標(biāo)刀具定制對數(shù)控刀具工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計

（1）數(shù)控立銑刀的前角和后角。

    刀具前角是影響零件材料加工質(zhì)量的主要因素，過大或過小對加工質(zhì)量都會產(chǎn)生很大的影響，并且使刀具的耐用度降低。而刀具后角的選擇會影響刀具剛度，增大后角有利于提高刀具壽命，但會降低刀刃剛度。經(jīng)過多年對航空材料的加工實(shí)踐，刀具前角和后角應(yīng)根據(jù)被加工材料的不同做不同的選擇。

（2）螺旋角。

    根據(jù)切削原理，增大螺旋角可以增加同時工作的齒數(shù)，即實(shí)際增大了工作前角，使切削鋒利，工作平穩(wěn)。但是，當(dāng)螺旋角增大到一定程度后會破壞刀齒強(qiáng)度，降低整體剛性，增加了切削過程中的振動，加劇了刀齒磨損，從而會降低刀具的使用壽命。

（3）刀齒橫截面形狀。

    加工鋁合金用二、三齒的立銑刀，加工鋼件用四、六齒，刀齒背后是凸臺刃帶，齒背型面為圓弧曲線。這種結(jié)構(gòu)制造工藝性好，外形美觀、切削加工振動小，切削平穩(wěn)，排屑順利，提高了刀具壽命。

（4）刃長。

    刃長越短，定制刀具的剛性和切削性能越好。當(dāng)橫截面積相同時，立銑刀的刃長增加一倍，其剛度僅為原剛度的1/8。試驗(yàn)表明，當(dāng)立銑刀刃長增加一倍時，其刀具壽命僅為原壽命的1/10以下，所以在數(shù)控刀具設(shè)計中要盡可能設(shè)計符合加工要求的短刃型刀具。

非標(biāo)刀具定制要特別注意以下三點(diǎn)

首先，要確定非標(biāo)刀具的形狀。

    如果刀具的形狀復(fù)雜就要有所取舍，比如加工的高精度會有所降低，但是能滿足基本生產(chǎn)需求就好。

其次，要確定非標(biāo)刀具的強(qiáng)度、硬度。

    非標(biāo)刀具的強(qiáng)度和硬度要根據(jù)被加工材料來選擇，如果選用優(yōu)等的硬質(zhì)合金材料，制作出來的非標(biāo)刀具可以加工高硬質(zhì)的材料，甚至可以以銑代磨。當(dāng)然要看實(shí)際情況，由廠家的刀具工程師給出具體解決方案。

再者，要確定工件的容屑和排屑要求。

    工件對容屑和排屑的要求不一樣，相應(yīng)的刀具制作也不一樣，并且在刀具的熱處理過程中要注意刀具的彎曲、變形。

    非標(biāo)刀具的制造對刀具技術(shù)提出了更高要求，為了確保刀具的品質(zhì)，從設(shè)計到選材到加工定制，乃至于涂層質(zhì)量、品質(zhì)管理等，都需要更優(yōu)化的方案，同時刀具生產(chǎn)商要提前和企業(yè)細(xì)致溝通。所以非標(biāo)刀具的定制其實(shí)是一個系統(tǒng)工程。一般機(jī)械加工企業(yè)對刀具的了解沒有達(dá)到專業(yè)化的程度，容易在定制的細(xì)節(jié)上出現(xiàn)問題。如果把刀具管理外包出去，交由專業(yè)的刀具管理公司掌控，則關(guān)于非標(biāo)刀具定制的一系列問題都可以迎刃而解。