机械数控加工过程刀具高效使用策略

张庆 高鑫

摘要：机械数控加工是目前机械制造系统中应用非常广泛的一种加工方法，加工过程中需要合理使用刀具，提高机械数控加工质量。鉴于此，文中分析机械数控加工过程中刀具使用特征，探讨数控加工过程中刀具使用影响因素分析，给出高效使用刀具的策略。

关键词：机械数控；刀具；高效使用

加工过程中基于其他因素影响，会对刀具造成磨损问题。在刀具磨损程度不断增加过程中，数控加工产品品质就会受到影响。而若是刀具磨损程度到达临界点之后极易造成断刀问题，磨损值达到临界值之后会造成断刀问题。要想避免此种现象，开展数控加工活动时，应该不断强化刀具使用效率，延长使用寿命。

1、机械数控加工过程中刀具使用特征

1.1刀具的互换性

在机械数控加工过程中，刀具在各个环节中都发挥了较大的作用。刀具一般要安装在刀库上，以便于结合生产加工程序要求随时切换刀具。部分型号的数控机床在加工过程中，更换刀具时需要人工辅助。在这种情况下应尽量减少程序中的刀具数量，合理安排刀具排列顺序。同时，在进行钻、镗、扩等工序时应保证刀具互换速度，并提高刀具更换的精准度，确保能够将标准的刀具成功安装于数控机床主轴刀库上。在机械数控加工过程中，要慎重选择刀具，既要满足加工要求，又要满足刀具的刚性。

1.2刀具的刚性

刀具的刚性在机械数控加工中的地位举足轻重，如果刀具缺乏刚性，加工过程中会使刀具倾斜或者振动，从而影响数控加工的效率和精度，而且振动时刀具的磨损会加快，会影响刀具和设备的使用寿命。目前，刀具设计多以刀柄杆为中心，设计时要求刀具刚性与圆柱长的三次方成反比、与圆柱截面直径的四次方成正比。因此，机械数控加工过程中应高度重视刀具选择环节，尽量选择刀柄短的刀具，以保证刀具刚性。

1.3刀具的系列化

在机械数控加工过程中，刀具的系列化特点能够简化编程与管理工作，从而提高机械数控加工的效率与水平。用于数控加工的刀具应能够满足机床的高速、自动化运转需求，因为刀具选择需要以编程的人机状态为基础，所以需要根据材料的性能、机床的加工性能、工序和切削的用量来选用刀具，以保证使用标准的刀柄，提高机械数控的加工效率和精度。因此，在这种情况下，要求编程人员深入了解机床使用刀柄的不同参数数据，明确刀具的系列化特点，并保证编程人员的专业性，满足机械加工过程中的高效和自动化需求。

2、数控加工过程中刀具使用影响因素分析

2.1刀具结构对加工精度的影响

刀具由装夹部分和工作部分组成，其装夹部分又可以分为带孔和带柄两类。带孔刀具主要依靠内孔套装在机床的主轴或者轴心上方，通过扭转传递力矩，其工作部分则是生产和处理切屑的部分，包括刀刃、使刀屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切屑液的通道等结构要素。

在使用数控机床刀具时，其加工质量会受到很多因素的影响，如刀具切割的几何参数对切削效率、切削质量均会产生影响。因此，在使用刀具过程中，不仅要检查刀具本身的刚度和耐受能力等，而且要确保其抗弯强度和冲击韧性符合加工需求，以确保良好的工艺应用性能。

2.2切削热对加工精度的影响

在数控加工产生的过程中，诸多加工材料，如铜箔、铝盖板、纸垫板以及玻璃纤维等在和钻头摩擦时都会形成大量的切削热量。加工时，随着刀具和材料的接触面积不断增加，所形成的切削阻力和摩擦力也会随之不断增加，在诸多力的共同作用下形成大量的切削热。

但是，在实际生产加工过程中，随着钻孔数量的不断增加，刀具的磨损程度也会不断加深，从而导致刀具的使用寿命和产品质量受到影响。另外，刀具磨损会增加切削热的产生量，随着切削热不断增加，会对加工产生严重的不利影响，从而降低机械数控加工精度和孔内表面质量，增加断刀的概率，严重降低机械数控加工刀具的使用效率与水平。

2.3加工材料对加工精度的影响

从目前实际情况来看，机械数控加工过程中，刀具被用于无卤素板、厚铜板、陶瓷等材料加工过程时会产生程度不一的磨损，从而降低刀具的使用寿命以及零部件产品的质量。

因此，在进行机械数控加工过程中，工作人员要严格分析不同材料的性能和特征，根据不同的加工参数来选择合适的刀具，尽可能降低刀具在日常使用过程中的磨损程度，从而保证生产产品的质量，提高机械数控加工效率。

3、机械数控加工过程刀具高效使用策略

3.1刀具研磨优化

刀具研磨过程中可以将刀具在使用过程中磨损缺陷去除，进而在数控加工活动中稳定运行，充分保证加工效率。

基于一般条件，随着切削刀具工作次数与时间不断增加，则切削刀具磨损情况也会日益严重。进而导致摩擦力不断增加，会将大量切削力量消耗掉，同时还会形成更多热量，使得切削机械震动频率持续加大。另外其还会导致刀具孔位位置与孔壁质量等方面也会发生变化，在出现上述问题之后会对刀具正常使用产生较大影响，进而缩短刀具使用寿命，同时还会使得刀具断裂概率增加。所以，工作人员开展数控加工活动时，应该科学研磨切削刀具，主要目的就是将刀具中磨损层去除，强化刀具锋利度，然而需要注意，开展研磨工作时，应该对研磨次数多加关注，若是研磨次数较多会导致刀具厚度减小，进而影响刀具寿命。

3.2保证刀具锋利度

如果数控机床中刀具锋利度和预期标准存在差异，开展生产活动时，会导致切削水平受到影响。对于此种现象，加工人员应该在开展施工活动时，应该借助放大镜对刀具锋利度的均衡性情况进行观察。另外，在刀具研磨之后还应该对其锋利程度展开深度检查，同时结合现场加工需求开展操作，对刀刃位置缺陷情况及时进行判断，可以充分提高生产加工安全性，同时能够提高产品加工质量。因为刀刃锋利情况对于产品质量具有决定性影响，因此挑选刀具刀刃时，应该保证硬度满足预期标准，进而才能够促进生产加工活动中结合技术性手段对潜在隐患进行有效处理。借助研磨方式，对刀具锋利度进行科学调节，能够充分强化生产水平，同时确保加工活动中具有良好稳定性。

借助实验发现，若是切削参数缺乏科学性，则刀具会发生裂纹、崩刃等问题。基于切削负荷较高条件，切削力会对切削刃造成冲击，导致表面发生裂纹问题，同时不断拓展。在裂纹到达一定区域后，表层就会发生脱落问题，进而导致崩刃，那么加工刀具的原有效果就会丧失。比如，在硬质合金铣刀中，因为工作强度大、组织缺乏均衡性、脆性大等，因此若是开展加工活动时的切削厚度缺乏适宜性，则极易提高冲击载荷，另外还会增加拉应力值和拉应力区。特别在冲击应力比材料强度大的条件下，就会造成崩刃问题，刀具表层发生脱落现象，进而产生贝壳状。

3.3认真开展刀具管理与回收作业

①刀具管理。在部分加工企业中，现场管理属于一个重大难题。保证管理工作有序性，才可以提升加工效率，减少刀具损耗问题。否则会导致刀具出现严重磨损，降低加工效率。对于具体的刀具管理方法，各种规格刀具应该分类存放，对于新刀具与旧刀具应该隔离存放，将已经修磨的刀具与待修磨的刀具隔离存放，进而可以充分减少数控加工的准备时间，充分提高刀具的具体使用效率，进而充分实现降本增效目标。

②刀具回收。第一，刀具现场刃磨处理。对于车削刀片来讲，尤其在无涂层刀片方面，使用过程中出现磨损后，均能够通过手工修磨方式进行处理，一些刀具修磨之后，相比于新刀片使用效果更加突出。在铣加工的整体刀具中，2刃以及3刃的平底铣刀经过手工研磨后能够重新使用。第二，刀具的重新刃磨涂层。若是涂层整体球头铣刀以及其他刀具无法借助手工方式进行修磨，出现磨损问题之后需要集中进行管控，由刀具供应商统一开展修磨以及重新涂层处理，重新涂层刀成本仅为1/3的新刀具采购成本，此种方法可以对刀具成本进行有效控制。第三，报废的刀具。开展机械加工活动时，刀具报废属于常见现象，采用何种方法对刀具报废问题进行有效控制，进而减少刀具报废过程中形成的损失具有良好研究价值。通常，工作人员领用刀具过程中需要进行登记，同时在递交报废刀具后才允许重新领用，集中回收报废刀具，并递交给刀具厂商展开处理，此种方法具有良好效果。

结语

综上所述，应该从不同角度开展数控加工活动，此过程较为漫长，并且加工步骤较为复杂。在加工实践中相关人员应该科学选择刀具，同时在使用过程中安排专业人员展开监管，保证刀具作用能够得到充分发挥。同时，选择刀具过程中还需要对加工件予以充分考虑。而要想保证刀具能够高效使用，还应该采用刀具研磨优化、保证刀具锋利度保证参数调整合理性等策略进行有效控制。

参考文献

[1]朱敏,高进祥.机械数控加工过程刀具高效使用优化思考[J].河北农机,2021(07):108-109.

[2]王琳琳.机械数控加工过程刀具高效使用优化探讨[J].内燃机与配件,2021(09):83-84.

[3]林志坚.探讨机械数控加工过程刀具高效使用优化[J].内燃机与配件,2019(17):87-88.