摘要：刀具在数控机床中是重要部件，直接影响到机床的加工效率，本文对数控刀具的分类以及特点，刀具的选择进行了分析，并对数控切削技术对工具提出的更高的要求进行了论述。
　　关键词：数控机床 刀具 数控切削
　　中图分类号：TG596 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-260-01
　　1.引言
　　数控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。数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要连接刀具，并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。
　　2.数控刀具的分类
　　根据刀具结构可分为：整体式、镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；特殊型式如复合式刀具、减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石刀具；其他材料刀具如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：车削刀具。分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；钻削刀具包括钻头、铰刀、丝锥等；镗削刀具；铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30% ～40% ，金属切除量占总数的80% ～90% 。
　　3.数控刀具的特点
　　数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点：刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小；互换性好，便于快速换刀；寿命高，切削性能稳定、可靠；刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。
　　4.数控加工刀具的选择
　　刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。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，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；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、锥形铣刀和盘形铣刀。在进行自由曲面（模具）加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此为保证加工精度，切削行距一般采用顶端密距，故球头刀具常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是：在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。
　　在经济型数控机床的加工过程中，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步骤；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先铣后钻；⑤先进行曲面精加工，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。
　　5.数控切削技术的发展对工具工业提出了更高的要求
　　一方面，高精度、高效率、高可靠性和专用化是先进数控加工技术的基本特征，现代刀具企业最响亮的竞争口号，就是为制造业提供效率最高的切削刀具。制造业也认识到通过采用高效率刀具提高劳动生产率来降低成本，比单纯节省刀具费用更加有利。所以，在现代刀具的制造和使用领域，“效率优先”已经代替了传统的“性能价格比”老概念。
　　其次，要求现代工具企业具有综合的高科技特征，现代工具企业的生存和发展需依靠强大的研究开发能力作后盾，在提高切削率这样一个根本目标的推动下，现代刀具企业从传统的单纯加工型企业逐步发展成为涉及刀具基础材料、表面处理、基础工艺和和成套服务等具有综合高科技特征的开发型企业。其表现在：第一，工具新材料的研发和生产已经成为现代刀具企业不可分割的组成部分；第二，涂層技术（PVD和CVD）的开发和应用成为现代刀具制造业中与新材料发展并驾齐驱的技术发展方向；第三，先进数控加工技术的开发和应用已经成为现代刀具制造业确保产品质量的必备手段。
　　现代刀具发展的重要特征之一是专业化、复合化和多功能化，导致刀具结构日趋复杂，形状变得十分特异。传统的刀具工艺技术——普通机床和卡具已经无法保证刀具和刀片的安装基准和切削单元之间的空间位置精度。因此，多轴联动的数控加工技术已经成为现代刀具企业不可缺少的手段。由于刀具制造工艺的特殊性，刀具制造的专用数控机床通常由刀具企业自行研究开发，机床企业协作制造。所以，刀具专用数控技术和装备的开发和应用已经成为现代工具企业的一个重要工作内容。由此可见，现代刀具企业的运作范围，从专用原材料的研究和生产开始，囊括了表面处理技术和刀具生产专用数控技术及装备的研发和应用。“三高一专”刀具产品的研究、生产和推广服务，成为了企业竞争的焦点，谁发展慢一点，就要被淘汰出局。这种竞争的结果，使国际工具工业的发展日趋集中化。那些具有强大研发能力和经济实力的企业在竞争中脱颖而出，成为推动和领导行业发展的主力。在制造业中，生产技术运作跨度如此宽的行业并不多见。
　　另一方面，对用户提供综合服务的深度和广度日益成为衡量现代工具企业竞争力的重要标志。在传统工具工业的生产模式下，工具企业只是一个标准刀具的生产供应商，使用现场的诸多技术问题和管理问题，都是使用者自己来解决的。而发展到现代工具工业阶段，这个服务者的角色发生了大变换。国外制造业为使新产品开发费用和管理工作量部分地转嫁到工具供应商，达到共同承担开发风险之目的，广泛采用平台战略，全球采购、一体化管理方式已成趋势。在工具的采购上，将目标转向生产成本低的国家和地区，以降低生产成本，增加市场竞争力。在工具管理上则突出表现为工具厂从主要提供刀具产品转变为主要提供切削技术，负责刀具采购、管理和现场服务，即所谓一体化管理模式。工具企业向用户提供的已经不是单纯的刀具产品，而是切削加工问题的整体解决方案，这个方案的两个基本要素就是先进的刀具和优质的服务。因此，是否具备向用户提供全方位优质服务的能力，已经成为衡量现代工具企业竞争力的一个重要指标。