刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/ CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能。特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成成为可能。

现在，许多CAD/ CAM软件包括提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了分析。

一、数控加工常用刀具的种类及性能

数控加工刀具必须适应数控机床高速、***和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式。根据制造刀具所用的材料可分为：①高速钢 刃具；②硬质合金刀具；③金刚石刀具；④陶瓷刃具等。从切削工艺上可分为：①铣削刀具；②钻削刀具；③镗削刀具；④车削刀具等。

刀具材料应具备的性能：

（1）高硬度刀具材料的硬度应高于工件的硬度

（2）足够的韧性承受切削力、振动和冲击；

（3）高耐磨性耐磨性是材料抵抗磨损的能力；

（4）高耐热性刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力；

（5）良好的工艺性

二、数控加工刀具的选择

刀具的选择应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选镶硬质合金刀片面铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和梯形铣刀等。在进行曲面加工时，应选用球头刀具，并且球头刀具半径应小于曲面的曲率半径。由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很密，而平头刃具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证精度的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平。

在数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先面后孔；⑤***行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。

三、数控加工切削用量的确定

合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主。半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床性能、切削用量手册，并结合经验面定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者相互适应，以形成切削用量。

（1）背吃刀量 在机床，工件和刀具的刚度允许的情况下，应尽可能使背吃刀量等于加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，应留少量精加工余量，一般留0.2 -0.5mm。

（2）切削宽度L一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。数控加工中，一般L的取值范围为：L= （0.6- 0.9）d。

（3）切削速度切削速度也是提高生产率的一个措施，但切削速度与刀具耐用度的关系比较密切。随着切削速度的增大，刀具耐用度急剧下降，故切削速度的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削45钢时，切削速度可采用26m/ mi左右：而用同样的立铣刀铣削铝合金时，切削速度可选129m/ mi以上。

（4）主轴转速n（r/mi）主轴转速一般根据切削速度来选定。计算公式为：n= 1000/ d，式中d为刀具直径（mm）。数控机床的控制面板上一般配有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行倍率调整。

（5）进给速度F进给速度应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。

确定进给速度的原则：

一、当工件的质量要求能够保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100 - 200mm/ mi范围内选取。

第二、在刀断、加工深孔或用高速钢具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20- 50mm/ mi范围内选取。

第三、当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20- 5Omm/ min范围内选取。

在数控加工过程中，进给速度也可通过机床控制面板上的进给倍率修调开关进行人工调整，但是进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。

随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点。

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刀具目前正在向微精化发展，从小型、微型到毫微刀具，φ0.1mm的刀具已经不再稀奇，对刀具刃口的要求也越发严苛。刀具在粗开槽后，为达到更好的尺寸和精度，需要通过抛光工序来获得更好的表面光洁度。抛光砂轮的粒度从D20、D10发展到D3、D1就是为了追求更***的刃口质量。

圣戈班Flute Polish砂轮是一款德国研发的橡胶结合剂砂轮产品，主要应用于钻头类旋转刀具的抛光应用。Flute Polish砂轮采用圣戈班公司研发、富有弹性的橡胶结合剂，能够非常好的贴合工件表面，轻松应对各种较大抛光面积的工件表面；耐磨性好，能达到***的镜面抛光效果；能缩短抛光工序加工节拍，提高生产效率，进一步降低刀具加工的综合成本。

应用案例：硬质合金刀具的开槽磨削

砂轮规格：开槽砂轮D54 Q-Flute2 抛光砂轮Flute Polish

磨床型号：Walter Helitronic Power

冷却液：油

工件：硬质合金钻头 φ10mm

开槽磨削参数：

进给速率：Vf=100mm/min

开槽余量：Ae=3.5mm

砂轮线速度：Vc=18m/s

抛光加工参数：

进给速度：Vf=150mm/min

抛光余量：Ae=0.02mm

砂轮线速度：Vc=22m/s

价值体现：

·工件有非常好的刃口品质并达到镜面抛光效果

·相比普通树脂砂轮，抛光工序用时缩短50%以上

由于CNC加工中心其是采用软件进行锁住的，在模仿加工时，当按下主动运转按钮时在模仿界面并不能直观地看到机床是否已锁住。模仿时往往又没有对刀，假如机床没有锁住运转，极易发生撞刀。所以在模仿加工前应到运转界面确认一下机床是否锁住。加工时忘掉关闭空运转开关。由于在程序模仿时，为了节省时刻常常将空运转开关打开。空运转指的是机床一切运动轴均以G00的速度运转。假如在加工时空运转开关没关的话，机床疏忽给定的进给速度，而以G00的速度运转，形成打刀、撞机床事端。空运转模仿后没有再回参考点。在校验程序时机床是锁住不动的，而刀具相对工件加工在模仿运转(决对坐标和相对坐标在变化)，这时的坐标与实践方位不符，须用返回参考点的办法，确保机械零点坐标与决对、相对坐标一致。假如在校验程序后没有发现问题就进行加工操作，将形成刀具的磕碰。超程免除的方向不对。

当机床超程时，应该按住超程免除按钮，用手动或手摇办法朝相反方向移动，即能够消除。可是假如免除的方向弄反了，则会对机床产生伤害。由于当按下超程免除时，机床的超程维护将不起作用，超程维护的行程开关已经在行程的尽头。此刻有或许导致工作台继续向超程方向移动，***终拉坏丝杠，形成机床损坏。制定行运转时光标方位不妥。制定行运转时，往往是从光标所在方位开始向下执行。对车床而言，需要调用所用刀具的刀偏值，假如没有调用刀具，运转程序段的刀具或许不是所要的刀具，极有或许因刀具不同而形成撞刀事端。当然在加工中心、数控铣床上一定要先调用坐标系如G54和该刀的长度补偿值。由于每把刀的长度补偿值不一样，假如没调用也有或许形成撞刀。

CNC加工中心数控机床作为高精度的机床，防撞是非常必要的，要求操作者养成认真细心慎重的习气，按正确的办法操作机床，减少机床撞刀现象发生。跟着技术的开展呈现了加工过程中刀具损坏检测、机床防撞击检测、机床自适应加工等***技术，这些能够更好地维护数控机床。

归纳起来9点原因：

(1)程序编写过错

工艺安排过错，工序承接联系考虑不周详，参数设定过错。

例:A.坐标设定为底为零，而实践中却以顶为0；

B.安全高度过低，导致刀具不能彻底抬出工件；

C.二次开粗余量比前一把刀少；

D.程序写完之后应对程序之途径进行剖析检查；

(2)程序单补白过错

例：A.单边碰数写成四边分中；

B.台钳夹持间隔或工件凸出间隔标示过错；

C.刀具伸出长度补白不详或过错时导致撞刀；

D.程序单应尽量详细；

E.程序单设变时应采用以新换旧之准则：将旧的程序单消毁。

(3)刀具丈量过错

例： A.对刀数据输入未考虑对刀杆；

B.刀具装刀过短；

C.刀具丈量要运用科学的办法，尽或许用较经确的仪器；

D.装刀长度要比实践深度长出2-5mm。

(4)程序传输过错

程序号呼叫过错或程序有修改，但仍然用旧的程序进行加工；

现场加工者必须在加工前检查程序的详细数据；

例如程序编写的时刻和日期，并用熊族模仿。

(5)选刀过错

(6)毛坯超出预期，毛坯过大与程序设定之毛坯不相符

(7)工件资料本身有缺点或硬度过高

(8)装夹要素，垫块干与而程序中未考虑

(9)机床故障，俄然断电，雷击导致撞刀等