金屬切削刀具是實現機械加工，得到一個合格零件的最主要的因素，老師傅就常說“三分功夫七分刀，在加工時如何選刀、磨刀是保證產品質量，提高生產效率的主要因素。傳統的機械加工主要采用焊接式刀具，現在隨著數控機床的大量使用，使用越來越多的是機夾刀具和組合刀具，這些刀具的刀片和刀桿已經標準化，由一些專業的生產廠家生產，使用時技術人員和操作者根據具體的加工條件、工件材料，查詢刀具樣本選擇合適的刀片、刀桿和刀具主柄，組裝成一把刀具，安裝在機床的刀架上進行加工。這時對工人的技能要求主要是如何選刀、裝刀、調刀、對刀，而不是磨刀了。一般在選擇刀具時，首先要根據工件形狀、材料、加工條件及相關的工藝情況選擇刀片的形狀和材質，然后根據刀片及機床的要求，并考慮組合后刀具的各個角度要求，選擇相應的刀桿或刀柄，進行組裝，安裝在機床的刀架進行加工。

　　數控刀具的選擇和切削用量的確定是數控加工工藝中的重要內容，它不僅影響數控機床的加工效率，而且直接影響加工質量。

1 數控加工常用刀具的種類及特點

　　數控加工刀具必須適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數控刀具的分類有多種方法。根據刀具結構可分為：①整體式；②鑲嵌式，采用焊接或機夾式聯接，機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種；③特殊型式，如復合式刀具、減震式刀具等。根據制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼刀具；②硬質合金刀具；③金剛石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：①車削刀具，分外圓、內孔、螺紋、切割刀具等多種；②鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；③鏜削刀具；④銑削刀具等。為了適應數控機床對刀具耐用、穩定、易調、可換等的要求，近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用，在數量上達到整個數控刀具的30％-40％，金屬切除量占總數的80％-90％。

　　數控刀具與浮通機床上所用的刀具相比，有許多／不同的要求，主要有以下特點：①剛性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及熱變形小；②互換性好，便于快速換刀；③壽命高，切削性能穩定、可靠；④刀具的尺寸便于調整，以減少換刀調整時間；⑤刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除；⑥系列化、標準化，以利于編程和刀具管理。

2 數控加工刀具的選擇

　　盡管數控加工刀具具有許多普通刀具不能比擬的優點，但只有在加工中合理的選用才能充分發揮其效能，面對種類繁多的刀具，內容復雜的刀具樣本，許多操作者都覺得無從下手，不知道如何去選擇，筆者經過這幾年的教學積累，以及和操作者、技術人員請教，覺得選擇刀具時應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀片及刀柄。一般選擇時首先要選擇刀片，然后根據刀片及加工條件選擇刀桿或刀柄，所以刀片的選擇是刀具選擇的關鍵和前提。而刀片的選擇又有材質選擇和形狀選擇兩個方面，材質選擇主要是根據被加工零件的材料特點、加工條件選擇什么材質的刀片，如要加工不銹鋼材料的零件，首先要選擇涂層硬質合金(GC)材料的刀片，加工條件是精加工，要求得到較高的表面質量，可以選擇GCl025牌號的刀片，這些知識點在各種刀具樣本上介紹的比較詳細，操作者也易于掌握，在本論文中不再贅述了。刀片選擇的重點是刀片形狀和槽型的選擇，根據工序類型及加工部位選擇刀片的形狀、角度、刀尖圓弧半徑，選擇時要考慮組合后刀具所需的主偏角、可接近性及通用性要求，如刀具副切削刃是否和已加工表面干涉、刀尖的強度、加工后可達到的表面粗糙度等?，F在就來介紹一下刀具(刀片)形狀的選擇方法及要點。

　　(1)數控車削用刀具的選用

　　數控車床在加工過程中主要通過程序控制刀具的各種插補運動實現各種型面的加工，因此刀具切削刃的形狀并不是保證加工精度的主要因素，為了便于選用和管理，常用的數控車刀(刀片)的種類比較單一，一般常用有三種外圓車刀、三種內孔車刀，加工時根據工件材料的不同配以不同材質的刀片。就形成了適應不同加工條件的車刀。因而車刀的選用主要是這三種車刀的選用。

　　數控車削主要加工一些成型的表面，這時主要考慮刀具角度是否會和工件加工部位干涉。如圖1加工外圓和內孔時刀具和工件的相對位置關系。

　　現將常用的三種外圓車刀刀片應用特點介紹如下，為介紹方便，我按組成刀具的角度和特點進行分類，

　　1)80°菱形刀片外圓車刀

　　這種刀片選用的刀柄的主偏角多為93°，組合成刀具后其刀具的副偏角為70°刀具的剛性非常好，主要適合加工圓柱面、臺階面等階梯軸類零件，可實現大切深加工。多用于粗加工，采用不同材質的刀片也可用于半精加工和精加工。

　　2)35°菱形刀片外圓車刀

　　該種刀片選用的刀柄多為93°，組合成刀具后其刀具的副偏角為52°。刀具的剛性較差，但大的副偏角可避免和已加工的表面干涉，主要適合加工一些成形表面及內凹的輪廓。每刀的切深較小。進給量也應選擇小些，否則表面粗糙度較大，采用不同的刀片可用于粗加工、半精加工和精加工，但一般多用于精加工。該種刀具最適合加工圖2所示的零件。

圖2 35 o菱形刀片車外圓

　　3)55°菱形刀片外圓車刀

　　該種刀片選用的刀柄主偏角為93°，組合成刀具后其刀具的副偏角為32。。刀具的剛性一般，較大的副偏角即可避免和已加工的表面干涉，可以加工一些成形表面及內凹程度不大的輪廓。也能保持較好的剛性，實現快速切削。其切削性能和應用范圍介于80°菱形刀片外圓車刀和35°菱形刀片外圓車刀之間。采用不同的刀片可用于粗加工、半精加工和精加工。一般多用于半精加工和精加工。

　　內孔車刀的選擇方法與要求和外圓車刀基本一致，也要注意刀具副切削刃是否和加工表面干涉。刀尖的強度是否滿足要求。另外在選用時盡量選用刀尖角大的刀具，這樣刀具的剛性好，一般刀具副偏角比工件輪廓最大切角大2°左右即可。

　　一般刀片對應的刀柄型號是固定的，即使形狀相同也不能進行互換，否則刀具的中心高將不能滿足要求，刀片的形狀選擇完成以后，應考慮刀片的槽型的選擇，刀片的常見的槽型如圖3。

　　合理的選擇刀片的槽型可以提高生產效率。圖3中的三種刀片是一種用于半精加工和精加工的創新性的高生產率刀片，已逐漸廣泛用于各種工業。通過刀尖半徑的微小變化，在保證表面質量的前提下．可以將進給量增加一倍。選擇時建議參照刀具樣本推薦值。

　　(2)數控加工中心用刀具的選用

　　加工中心刀具選擇總的原則是：安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較粗、較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。加工中心常用的刀具主要有銑削加工刀具和孔加工用刀具兩大類。銑削加工用刀具包括面銑刀、立銑刀等。孔加工類刀具主要有中心鉆、麻花鉆、鏜刀、絲錐、锪鉆等?，F在簡單介紹這些刀具的選用要點。

　　1)面銑刀的選用

　　面銑刀是一種比較常用的銑刀，主要用來加工平面、臺階面等，比較常用的幾種有CoroMiU245、CoroMill290、CoroMill390和ComMiU790四種。其中CoroMill 245型面銑刀主要用于加工中心和小型銑床，一般用于加工平面、倒角、臺階面等；CoroMill 290型通用方肩銑刀是一種比較通用的面銑刀，一般用于加工平面、臺階面、溝槽和鏜孔加工，通常用于圓弧插補鏜削；CoroMill390型通用方肩面銑刀，適合加工所有類型的材料，一般用于加工平面、臺階面、溝槽和鏜孔加工，在刀具大懸伸和不穩定的加工條件下，可以利用插銑方式進行加工，也可以進行有限寬度的凹窩加工。CoroMill 790鋁銑刀的刀具外形及加工特點和390型銑刀非常相似，CoroMill 790刀具是專為滿足航天航空業加工要求極高的飛機翼架零件而研發的，主要適用于鎂、鋁合金和其他有色金屬材料的加工。和390型銑刀的區別在于790型刀片的后部帶有獨特的齒型溝槽，和刀體支撐面上的溝槽牢固的支撐和固定住，以防止過高的速度時產生的高軸向力引起的移位。

　　2)立銑刀的選用

　　整體硬質合金立銑刀具有底刃和側刃，主要用于加臺階面、溝槽、仿形加工，以及刀具尺寸受限制的內凹輪廓及成形表面，加工時可同時利用刀具的底刃和側刃切削，加工范圍廣泛，加工方式靈活，在生產中廣泛采用。

　　常用的整體硬質合金立銑刀種類很多，選用也比較簡單，選用時盡量選取直徑較大的刀具，這樣刀具剛性好，金屬切除率高，選用時一定要注意刀具半徑要小于零件內凹輪廓的半徑。數控機床具有圓弧插補的功能，對于內凹圓輪廓的加工盡量選用小直徑刀用圓弧指令來加工。不同的立銑刀具有不同的刀齒數，通常精加工選用刀齒數多的銑刀。一般的立銑刀刀刃不過中心，不能進行鉆孔加工，進刀時應選用其它方式，如必須進行鉆孔加工，應選用刀刃過中心的銑刀或鍵槽銑刀。

　　銑削加工選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應選硬質合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質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、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

　　在進行自由曲面(模具)加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質量和切削效率方面都優于球頭刀，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，都應優先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大，在大多數情況下，選擇好的刀具雖然增加了月具成本，但由此帶來的加工質量和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低。

　　3)孔加工刀具的選用

　　在加工中心上進行孔加工，通常分為三個工步進行，先用中心鉆打中心孔、再用鉆頭鉆孔、最后用鏜刀和鉸刀進行孔的精加工。中心鉆通常只有Φ1.5和Φ3兩種，使用盡量選大的，鉆頭選擇時要注意給精加工留有0.4～0.6mm的余量即可，鉸刀是一種定尺寸刀具，應按零件的中差值進行選用?？准庸r重點是鏜刀的選用。常用的鏜刀分為粗鏜刀和精鏜刀兩類，常用的粗鏜刀具多為帶有兩個刀片的鏜削刀具，一般用于鏜削通孔、臺階孔，也可利用單刃鏜削，精鏜刀具都帶有鏜孔直徑調節裝置，刀頭可在一定范圍內進行調整。使用時也要調整到鏜孔的中差尺寸。

　　3 加工過程中切削用量的確定

　　切削用量的選擇是決定加工效率和表面加工質量最主要的因素，在加工中應合理的進行選用，選擇切削用量的主要原則是：粗加工時，一般以提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下。兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合經驗而定。具體要考慮以下幾個因素：

　　(1)切削深度ap：在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，ap就等于加工余量，這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的余量進行精加工。數控機床的精加工余量可略小于普通機床。

　　(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。經濟型數控機床的加工過程中，一般L的取值范圍為：L=(0.6—0.9)d。

　　(3)切削速度v：提高v也是提高生產率的一個措施，但v與刀具耐用度的關系比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v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系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時，v可采用8m／min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時，v可選200M／min以上。一般在刀具樣本中有選用刀片的推薦切削速度值，使用者可根據被加工工件的材料進行選用，機床說明書推薦的切削速度值都較大，建議選用時可適當減少。

　　(4)主軸轉速n(r／min)：主軸轉速一般根據切削速度V=來選定。計算公式為：v=πdn/1000。數控機床的控制面板上一般備有主軸轉速修調(倍率)開關，可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。

　　(5)進給速度叭Vr應根據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。Vf的增加也可以提高生產效率。但表面粗糙度會大大降低，因此在粗加工和加工表面粗糙度要求低時，Vf可選擇得大些。精加工一般要根據表面粗糙度值選取，現在數控機床都設有進給倍率修調旋鈕，編程時可設置大一些，在加工過程中，根據具體加工狀態通過機床控制面板上的修調開關進行人工調整，但是最大進給速度要受到設備剛度和進給系統性能等的限制。

　　隨著數控機床在生產實際中的廣泛應用，越來越多的零件要在數控機床上加工。工件的材料和加工要求也各不相同，為了保證加工質量，提高加工效率，操作者和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，充分發揮數控機床的優點，提高企業的經濟效益和生產水平。