刍议数控车削中刀具的选用及其对加工质量的影响

王国富

摘 要：随着现代科技的不断发展，数控技术在机械加工中的应用也越来越广泛。数控技术是现代化、高精度化、大规模化生产的核心技术，是未来制造业生产的发展方向。数控机床的数量已经成为衡量一个国家综合国力和国家工业现代化水平的重要标志之一。数控技术能够完成传统普通机床无法完成的工作，能够有效地提高产品的加工效率，降低工人的劳动强度。在数控车削加工回转类零件中选择正确的刀具直接关系到产品的加工质量。本文主要总结了数控车削过程中刀具的选用原则及其对工件加工质量的影响，对企业的生产实践活动具有较高的指导意义。

关键词：数控车削；刀具选用；加工质量；措施

1数控车床的应用现状

随着数控技术的不断普及，传统的数控车床正在逐渐被数控车床所取代。在实际应用中数控车床能够完成普通车床无法完成的工作，比如普通车床一般用于车削直线，无法完成车削圆弧、样条曲线等复杂曲线工作。数控车削的加工零件比较灵活，能够快速适应小批量产品的试制的节奏。零件的加工过程全部在计算机的控制下自动化加工，极大降低了工人的劳动强度，并且现在的数控车床普遍在封闭的空间内进行加工，降低了加工噪声，提高了车床的操作安全性。数控车床在车削加工过程中具有普通车床无法比拟的优点，现在正在以较快的速度，实现普通车床到数控车床的更新换代。

2数控车削刀具的种类及特点

在数控加工工艺中，刀具是必不可少的工具之一，刀具选择的是否合理将直接对于数控加工的质量产生影响，所以对于数控加工工艺来讲，必须要对数控刀具有较为全面的认识，了解数控车削加工过程中，车削刀具的种类及每种车削刀具的具体特点，适合进行什么样的加工，在使用过程中的注意事项等等，下面我们首先来分析数控车削刀具的种类及特点。常用的数控车削刀具我们一般将其分为三种主要类型即：成形车刀、圆弧形车道、尖形车刀。具体的车刀形状如图1所示：

接下来我们对三种主要类型的车削刀具的具体特点进行详细的说明，首先分析成型刀具，成形车刀也称之为样板车刀，因为成型车刀是完全成型的，是专门用来加工回转体成型表面的，在进行车削加工过程中，加工零件的形状和边缘轮廓都是既定的，完全由成型车刀的刀刃的具体形状和具体尺寸决定，主要特点就是用成型车刀加工零件时可以一次性成型，操作起来比较容易，提高了生产效率。但是缺点就是成型车刀的制作过程麻烦，成本相比较其他车刀来讲比较高，由于成型车刀的可变性很小，在车削加工过程中很难对加工工艺进行改善，所以在进行数控车削加工中应该尽可能地少选用成形车刀，常见的成形车刀主要有螺纹刀、非矩形车刀等。其次，分析尖形车刀，尖形车刀的切削特征是直线型切削，所以由切削特征决定的尖形车刀的刀尖特征主要以直线型为主，用尖形车刀加工零件时，通过将刀尖或者一条直线型主切削刀刃的移动来达到绘制零件轮廓形状的特点。最后，分析圆弧形车刀的主要特点，圆弧形车刀的切削刀刃特征是以一个圆度误差和线轮廓误差都很小的圆弧形切削刃构成的，圆弧刃上的每一点都是其车刀的刀尖，圆弧形车刀的刀位点在圆弧的圆心位置，圆弧形车刀主要用作车削内外表面，尤其是对车削光滑连接的成型面时特别适合用圆弧形车刀。

3 数控车削刀具的选用

3.1数控刀具的选用原则

对于数控刀具的选择，首先是需要考虑刀具是否能够满足加工需要，然后在满足加工需求的前提下考虑经济因素，将刀具的使用时间，切削速度，背吃刀量等工序充分考虑在内，在确定切削背吃刀量，切削速度，送给量时在满足加工质量的前提下，考虑经济性，即使加工成本再低，加工质量不过关也是不可取的，也就是说加工质量是选择数控刀具的首要原則，任何选择都是建立在此基础之上的。在充分考虑数控加工工艺的前提下根据合理的使用时间和合理的生产因素选择数控刀具。由于数控机床的加工精密度要远远高于普通机床的加工，所以对于数控加工的车刀在选取时也是与普通车床加工时选取的刀具不同的，它所需要的精密度和要求会更高，必须是精密度高、强度高、刚性好、加工过程稳定等。

3.2尖形刀具的选用原则

根据前面我们所讲的尖形刀具的主要特征，就是由独立的刀尖进行工作，通过位移得到零件的轮廓形状，对于尖形刀具的几何尺寸的选择与普通的车削刀具的选择大体上是相通的，应该结合数控加工的具体特点和加工零件的具体要求去进行合理选择，当不发生干涉的几何角度时，选择的尖形刀具的具体尺寸可以通过绘图或者计算得到，当所选择的几何尺寸和角度难以确定时则需要先将其他类型的车刀确定好之后，再反过来进行尖形车刀的选择。

3.3圆弧形刀具的选用原则

根据前面所讲的圆弧形刀具的具体特征，在进行选择时，刀位点其实是在整个圆弧的圆心上，那么从理论上来讲，车刀的圆弧半径与加工零件的具体尺寸是没有关联的，半径的大小可以根据实际需求灵活选择圆弧形车刀适合应用于精密度比较高的零件车削上，所以应该将多种因素考虑在内，首先车刀切削刃思维圆弧半径应该比待加工零件的凹形轮廓上的最小的半径要略小，避免出现加工过程的干涉；其次，这个半径的选择要把握好度，虽然要比零件凹形轮廓半径小，但是不能小得太多，如果小得太多那么会给制造过程带来很大的困难，而且还会造成车削刀具的刀体的散热能力减弱，很容易使得刀具损坏，影响刀具的使用寿命。

3.4成形刀具的选用原则

成形刀具就是根据工件的外形而特殊制作的刀具，该刀具的优点为加工效率较高，产品的一致性较好，但是成形刀具的制作周期较长，加工成本较高，且刀具的使用寿命较短。因此，要结合工件的具体加工要求，确定是否选用成形刀具。

4不同车刀对工件加工质量的影响

4.1刀具类型的影响及措施

尖形车刀与圆弧形车刀相比，尖形车刀的刀尖圆弧半径较小，其对工件的外形尺寸反应灵敏，一般在编程时不考虑刀尖圆弧半径补偿，直接按照工件外形尺寸编程，编程比较简单。但是尖形车刀的刀尖的强度较差，在加工工件过程中，极易产生磨损或者折断，故其使用寿命较短。尖形车刀在加工过程中极易受到机床振动的影响，在工件的加工表面产生划痕，影响产品的加工质量。圆弧车刀的刀具半径较大，加工过程中与工件的接触面积较大，故其强度较高，不易磨损，对机床的振动不敏感，适用于轴类零件的精加工过程中。

因此，我们需要根据不同的工序选用正确的车刀类型。在选用尖形车刀时，应该注意其刀尖的强度是否足够，并且采取一定的措施降低机床的振动，防止刀痕的产生。在精车加工中尽量选用圆弧刀具，以保证工件的表面质量。

4.2刀具半径的影响及措施

由于车刀的刀尖都存在一个近似的刀具圆弧，可能在实际加工中工件存在欠切削或者过切削现象，造成工件的外形尺寸不合格，直接影响了车削加工的加工质量。有些欠切削或者过切削现象可以通过刀具半径补偿的办法得以解决，但是有些欠切削或者过切削现象在加工过程中无法解决，只能通过改变工件的设计方案来解决。

4.3刀尖中心高度的影响及措施

轴类零件在车削过程中，刀尖的中心高度与工件的回转轴线的高度不一致时，势必会影响工件的外形尺寸。在车削加工轴类零件时，一般刀尖的中心高度比工件的回转轴线的高度偏高或偏低都会引起工件的径向尺寸偏大。因此，在实际的加工中应该尽可能地降低刀尖中心与回转轴线的高度误差。可采用刀尖等高的方刀體不重磨车刀或者采用一系列的标准垫片调整刀具的高度都可以保持车刀的刀尖中心高度符合要求。

5结语

综上所述，数控车床加工轴类零件不仅操作简便还能够提高工件的加工速度，提高产品质量，具有较高的推广价值。在数控车削加工中选择合适的刀具对工件的加工质量至关重要，在车削加工中只有选择正确的刀具才能使得工件符合加工要求。本文主要简述了各种车刀的类型及特点，总结了尖形刀具、圆弧形刀具及成形刀具的选用原则，最后研究了刀具类型、刀具半径、刀尖中心高度等因素对工件加工质量的影响，并且提出了相应的措施来提高产品加工质量，对企业中的车削加工具有指导意义。

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