CNC tool selection and cutting dosage determination

numerical control machining工艺里，刀具的挑选以及Cutting volume的判定这般内容是极重要的，它不但对数控机床的加工效率有所影响，并且还会直接影响加工质量。CAD/CAM技术得以发展，这便让在数控加工期间直接得以利用到CAD的设计数据变成了可能，尤其是微机同数控机床进行联接，这就让设计、工艺规划以及编程的整个流程都能在计算机上给完成，一般不需要输出专门用来表示工艺的文件。

此时此刻，诸多CAD/CAM软件包均具备自动编程功能，这类软件通常于编程界面里对工艺规划的相关问题予以提示。诸如，刀具的挑选、加工路径的规划、切削用量的设定等。编程人员一旦设置了相关参数，便能够自动生成NC程序，并传输至数控机床以达成加工。所以，数控加工里刀具的选择，以及切削用量的确定，是在人机交互的状态之下完成的，这跟普通机床加工构成显著的对比，并且还要求编程人员一定要掌握Tool Selection以及切削用量确定的基本准则，在编程的时候充分去考虑数控加工具备的特点。本文针对数控编程中必定要面对的刀具选择以及切削用量确定的问题展开了探讨，给出了好些原则和建议，并且对应当留意的问题进行了讨论。

一、数控加工常用刀具的种类及特点

一般来说，数控加工刀具得适应数控机床具备高速、高效以及自动化程度高这些特点，其通常涵盖通用刀具、通用连接刀柄以及少量专用刀柄。刀柄的作用是联接刀具并装配在机床动力头上，所以渐渐走向标准化和系列化。数控刀具的分类存在多种方式。按照刀具结构能够分成：①整体式；②镶嵌式，它采用焊接或者机夹式连接，机夹式又能划分成不转位和可转位这两种情况；③特殊型式，像是复合式刀具、减震式刀具等。依据制造刀具使用的材料来划分，可分成这样几类：其一为高速钢刀具；其二是硬质合金刀具；其三是金刚石刀具；其四是其他材料制成的刀具，像是立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等等。按着Cutting process去区分，又能分为：其一为车削刀具，其中包含外圆、内孔、螺纹、切割刀具等好些种类；其二是钻削刀具，涵盖钻头、铰刀、丝锥等；其三是镗削刀具；其四就是铣削刀具等。这则消息显示，为了去适应数控机床对于刀具耐用、稳定性佳、易于调试、具备可换性等方面的要求，在最近几年的时间里，机夹式可转位刀具获得了广泛的应用，在数量方面，其达到了整个数控刀具的30%至40%，而在金属切除量上，其占到了总数的80%至90%。

用来加工数控的刀具，跟正常摆在普通那种机床上面所使用的刀具相比较而言，会存在好多不一样的要求，主要是具备以下这一些特点：

⑴刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小；

⑵互换性好，便于快速换刀；

⑶寿命高，切削性能稳定、可靠；

⑷刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；

⑸刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；

⑹系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。

二、数控加工刀具的选择

刀的选择于数控编程那时的人机交互状况里开展，要依照机床的加工能力，工件材料的性能，加工的工序，切削的用量，还有别的相关因素去正确选用刀具和刀柄，刀具选择总的原则是，安装调整便利，刚性良好，耐用度以及精度高，在满足加工需求的前提下，尽量选较短的刀柄来提高刀具加工的刚性。

选刀具之际，得让刀具尺寸跟被加工工件的表面尺寸适配，生产当中，针对平面零件周边轮廓的加工，常常会采用立铣刀，铣削平面之时，应挑选硬质合金刀片铣刀，加工凸台、凹槽时，要选高速钢立铣刀，加工毛坯表面或者粗加工孔时，能够选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀，针对一些立体型面以及变斜角轮廓外形的加工，常常会采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。

有这样一种情况，在开展自由曲面加工这个操作的时候，因为球头刀具它端部的切削速度是零，所以呢，为了确保加工精度达到要求，切削行距通常会取得比较密，所以球头常常被用于曲面的精加工。另外，平头刀具其在表面加工质量以及切削效率方面，胜过球头刀，所以，只要是在保证不会出现过切这种状况的前提之下，不管是曲面的粗加工还是精加工，都应该优先去选择平头刀。除此之外，刀具的耐用程度以及精度，跟刀具的价格有着极大的关联，必须予以留意的是，在大部分情形之下，挑选质量优良的刀具，虽说会让刀具成本有所增加，然而由此所带来的加工质量的提升以及加工效率的提高，却能够使整个加工成本大幅度地下降。

在加工中心那儿，各种各样的刀具各自装在刀库里面，依据程序规定随时去做选刀以及换刀的动作。因而一定要采用标准刀柄，从而让钻、镗、扩、铣削等工序所用到的标准刀具，快速、精准地装到机床主轴或者刀库上去。编程人员应当知晓机床上所使用刀柄的结构尺寸、调整办法以及调整范围，以便于在编程的时候确定刀具的径向和轴向尺寸。当前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有种直柄也就是三种规格、还有种锥柄也就是四种规格这两种，总共涵盖16种不同用途的刀柄。

在经济型数控加工里头，刀具的刃磨、测量以及更换多数是人工手动去开展的，这占用辅助时间比较长着呢，所以呀，必须得合理去安排刀具的排列顺序。一般来说要遵循下面这些原则：其一要尽量把刀具数量减少；其二一把刀具装夹好了以后，要完成它能够进行的全部加工部位；其三粗精加工的刀具得分开来用，哪怕是相同尺寸规格的刀具；其四先进行铣削再进行钻孔；其五先做曲面精加工，之后再做二维轮廓精加工；其六在有可能的条件下，要尽可能去利用数控机床的自动换刀功能，以此来提高生产效率等等。

三、数控加工切削用量的确定

在粗加工的时候，合理选择切削用量的原则是，一般是以提高生产率作为主要目标，不过也要把经济性以及加工成本考虑进去；而在半精加工和精加工之时，应当是在确保加工质量的前提状况下，同时兼顾切削效率、经济性以及加工成本。具体的数值需要依据机床说明书、切削用量手册，并且结合经验来确定。

⑴切削深度t，在机床、工件以及刀具刚度允许的情形下，t等同于加工余量，这是提升生产率的一项有效举措，为确保零件的加工精度与表面粗糙度，通常应预留一定余量用以进行精加工，数控机床的精加工余量可稍小于普通机床。

⑵切削宽度L，通常情况下，L和刀具直径d呈现出成正比的关系，且L与切削深度呈现出成反比的关系，在经济型数控加工当中，一般L的取值范围是这样的：L等于（0.6至0.9）再乘以d。

乔邢魉俣葀。提升v是提升生产率的一项举措，然而v跟刀具耐用度存在紧密关联。随着v增大，刀具耐用度会急剧降低，所以v的选取主要依赖于刀具耐用度。此外，切削速度和加工材料也有很大关联，比如用立铣刀铣削合金刚时，v能够采用8m/min左右；而用同样的立铣刀铣削铝合金时，v可以选200m/min以上。

⑷主轴的转速，以每分钟转数来计的转速n(r/min)。其通常按切削速度v予以选定。而计算公式是这样的：

式中，d为刀具或工件直径（mm）。

数控机床的控制面板之上，通常备有主轴转速修调开关，也就是倍率开关，能够在加工进程里，针对主轴转速开展整倍数的调整。

进给速度vF ，vF要依据零件的加工精度要求来选择，还要根据表面粗糙度要求来选择，并且要按照刀具和工件材料来选择 ，vF的增加能够提高生产效率 ，加工表面粗糙度要求低的时候 ，vF能够选择得大一些 ，在加工过程当中 ，vF能够借助机床控制面板上的修调开关去进行人工调整 ，不过最大进给速度会受到设备刚度的限制 ，也会受到进给系统性能等的限制。

数控编程，因数控机床于生产实际里广泛运用，而成数控加工关键问题之一。数控程序编制时，需在人机交互状态，即时选刀具，确定切削用量。所以，编程人员得熟悉刀具选择方法，以及切削用量确定原则，以此保证零件加工质量与加工效率，充分发挥数控机床优点，提升企业经济效益与生产水平。