數(shù)控機(jī)床如何選擇切削刀具？

導(dǎo)讀

選擇切削刀具對(duì)機(jī)加工生產(chǎn)企業(yè)的成功至關(guān)重要。這也是一項(xiàng)不斷反復(fù)的工作，并將直接影響到產(chǎn)品加工周期及工廠競(jìng)爭(zhēng)力。

學(xué)會(huì)挑選刀具

一家刀具企業(yè)僅英制規(guī)格的刀具就有40,000個(gè)！光從數(shù)字上比較就可以看出，挑選合適的刀具是有多么的難！當(dāng)然很多人說(shuō)，工廠有啥刀具我們就用啥，但如果你更懂挑選刀具，效率會(huì)更高，更省錢(qián)，那老板不給你加薪給誰(shuí)加薪呢！

挑選刀具需要考慮與機(jī)床的匹配性，以及利用短時(shí)間、低成本加工出高品質(zhì)的零件。我們將從以下15個(gè)方面探討如何進(jìn)行刀具選擇！

1、重要的刀具 

任何一把刀具停止工作，都意味著生產(chǎn)出現(xiàn)停頓。但并不意味著每把刀具都具有同樣重要的地位。切削加工時(shí)間長(zhǎng)的刀具對(duì)生產(chǎn)周期的影響更大，因此同等前提下，應(yīng)當(dāng)給予這把刀具更多關(guān)注。此外，還應(yīng)該注意加工關(guān)鍵部件及加工公差范圍要求嚴(yán)格的刀具。另外，對(duì)切屑控制相對(duì)差的刀具，如鉆頭、切槽刀、螺紋加工刀具也應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。因?yàn)榍行伎刂撇患芽梢鹜C(jī)。

2、與機(jī)床相匹配 

刀具分右手刀及左手刀，因此選擇正確的刀具非常重要。通常，右手刀具適合于逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（CCW）的機(jī)床（沿主軸方向看）；左手刀具適合于順時(shí)針旋轉(zhuǎn)（CW）的機(jī)床。如果你有幾臺(tái)車(chē)床，一些夾持左手刀具，其他的左右手兼容，那么請(qǐng)選擇左手刀具。而對(duì)于銑削而言，人們通常傾向于選擇通用性更強(qiáng)的刀具。但是盡管此類刀具涵蓋的加工范圍更大，也令你即刻損失了刀具的剛性，增大了刀具撓曲變形，降低了切削參數(shù)，同時(shí)更容易引起加工振動(dòng)。另外，機(jī)床更換刀具的機(jī)械手對(duì)刀具的尺寸及重量也有所限制。若你購(gòu)買(mǎi)的是主軸帶內(nèi)冷卻通孔的機(jī)床，也請(qǐng)選擇帶內(nèi)冷卻通孔的刀具。

3、與被加工材料相匹配 

碳鋼是機(jī)械加工中常見(jiàn)的被加工材料，因此大多數(shù)刀具基于優(yōu)化碳鋼加工設(shè)計(jì)。刀片牌號(hào)需依據(jù)被加工材料進(jìn)行選擇。刀具制造商提供一系列的刀體及相配合的刀片用于加工諸如高溫合金、鈦合金、鋁、復(fù)合材料、塑料及純金屬等非鐵材料。當(dāng)你需要加工上述材料時(shí)，請(qǐng)選擇相匹配材質(zhì)的刀具。

4、刀具規(guī)格  

常見(jiàn)的錯(cuò)誤是所選的車(chē)刀規(guī)格太小，銑刀規(guī)格太大。大規(guī)格的車(chē)刀剛性更佳；而大規(guī)格的銑刀不僅價(jià)格更高，且空切時(shí)間更長(zhǎng)。總體而言，大規(guī)格的刀具價(jià)格高于小規(guī)格刀具。

5、選擇可換刀片式還是重新修磨式刀具 

遵循的原則很簡(jiǎn)單：盡量避免修磨刀具。除了少數(shù)鉆頭和端面銑刀外，條件允許下，盡量選擇可換刀片式或可換刀頭式刀具。這會(huì)為你節(jié)省勞動(dòng)力開(kāi)支，同時(shí)獲得穩(wěn)定的加工效果。

6、刀具材料及牌號(hào) 

刀具材料及牌號(hào)的選擇與被加工材料性能，機(jī)床大速度及進(jìn)給率密切相關(guān)。為被加工材料組選擇更通用的刀具牌號(hào)，通常會(huì)選擇涂層合號(hào)。參考刀具供應(yīng)商提供的“牌號(hào)應(yīng)用推薦圖表”。在實(shí)際應(yīng)用中，常見(jiàn)的錯(cuò)誤是用替換其他刀具廠家類似的材料牌號(hào)試圖解決刀具壽命問(wèn)題。如果你現(xiàn)有的刀具不理想，那么改選接近的其他廠家牌號(hào)很可能帶來(lái)類似結(jié)果。要解決問(wèn)題，必須明確刀具失效原因。

7、功率要求 

指導(dǎo)原則是物盡其用。如你購(gòu)買(mǎi)了功率為20hp的銑床，那么，在工件及夾具允許的情況下，選擇合適刀具和加工參數(shù)，使其能實(shí)現(xiàn)機(jī)床80%的功率運(yùn)用。需特別留意機(jī)床用戶手冊(cè)中的功率/轉(zhuǎn)速表，依據(jù)機(jī)床功率的有效功率范圍選擇可實(shí)現(xiàn)更佳切削應(yīng)用的刀具。

8、切削刃數(shù) 

原則是，多多益善。購(gòu)買(mǎi)帶兩倍切削刃的車(chē)刀并不意味著支付兩倍的費(fèi)用。在過(guò)去的十年，先進(jìn)的設(shè)計(jì)，使得切槽刀、切斷刀以及一些銑刀片的切削刃數(shù)目也實(shí)現(xiàn)了翻番。以先進(jìn)的帶有16個(gè)切削刃的刀片的銑刀替換原來(lái)的僅帶4個(gè)切削刃的刀片的銑刀并不少見(jiàn)。而增加有效切削刃數(shù)還直接影響到工作臺(tái)進(jìn)給及生產(chǎn)率。

9、選擇整體式刀具還是模塊式刀具 

小規(guī)格刀具更適合整體式設(shè)計(jì)；大規(guī)格刀具更適合模塊式設(shè)計(jì)。對(duì)大規(guī)格刀具而言，當(dāng)?shù)毒呤?，用戶往往希望僅僅更換小而且價(jià)格不高的部件就可重獲新刀具。對(duì)于切槽刀及鏜刀，尤其如此。

10、選擇單一刀具還是多功能刀 

工件越小往往越適用復(fù)合刀具。例如，一把多功能刀具，可復(fù)合鉆削、車(chē)削、內(nèi)孔加工、螺紋加工和倒角加工。當(dāng)然越復(fù)雜的工件也越適用于多功能刀具。機(jī)床只有在切削的時(shí)候才能為你帶來(lái)收益，而不是在停機(jī)的時(shí)候。

11、選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具還是非標(biāo)特制刀具 

隨著數(shù)控加工中心(CNC)的普及，大家普遍認(rèn)為可通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)工件形狀，而不是依靠刀具，因此，不再需要非標(biāo)特制刀具。而事實(shí)上，今天非標(biāo)刀具仍占總刀具銷售數(shù)量的15%。為什么？采用刀具可滿足精密的工件尺寸要求，減少工序并縮短加工周期。對(duì)于大批量生產(chǎn)而言，非標(biāo)特制刀具可很好地縮短加工周期、降低成本。

12、切屑控制 

請(qǐng)記住，你的目的是加工出工件而不是切屑，但切屑可以清楚地反映出刀具的切削狀態(tài)。總體而言，人們對(duì)切屑存在成見(jiàn)，因大多數(shù)人并未接受解讀切屑的訓(xùn)練。記住以下原則：

好的切屑不會(huì)破壞加工，不好的切屑正相反。

刀片多設(shè)計(jì)有斷屑槽，而斷屑槽是依據(jù)進(jìn)給率來(lái)設(shè)計(jì)的，無(wú)論是輕切削的精加工還是重切削的粗加工。

切屑越小，越難以折斷。

對(duì)于難加工材料而言，切屑控制是一大難題。盡管不能更換被加工材料，但可以更新刀具，調(diào)整切削速度、進(jìn)給率、切削深度、刀尖圓角半徑等等。優(yōu)化切屑，優(yōu)化加工是一個(gè)綜合選擇的結(jié)果。

13、編程 

面對(duì)刀具、工件及數(shù)控加工機(jī)床，往往需要定義刀具路徑。理想的情況是，了解基本的機(jī)器代碼，有先進(jìn)的CAM編程軟件。刀具路徑，必須考慮到刀具特征，如坡走銑角度，旋轉(zhuǎn)方向，進(jìn)給，切削速度等。每種刀具都有相應(yīng)的編程技術(shù)以縮短加工周期，改進(jìn)切屑，降低切削力。好的CAM編程軟件可節(jié)省勞動(dòng)力，提升生產(chǎn)率。

14、選擇革新的刀具還是常規(guī)成熟刀具  

以目前先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展速度，切削刀具的生產(chǎn)率，每10年就能翻番。對(duì)比10年前推薦的刀具切削參數(shù)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今的刀具可令加工效率翻倍，切削功率卻降低了30%。新刀具合金基體更強(qiáng)固，韌性更高，可實(shí)現(xiàn)更高切削速度，更低切削力。斷屑槽及牌號(hào)對(duì)應(yīng)用的專一性更低，通用性更廣。同時(shí)，現(xiàn)代刀具還增加了多功能性及模塊化，這兩者共同降低了庫(kù)存，拓展了刀具應(yīng)用。刀具發(fā)展還帶動(dòng)了新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工理念，如兼具車(chē)削和切槽功能的霸王刀、大進(jìn)給銑刀，推動(dòng)了高速加工、微量潤(rùn)滑冷卻（MQL）加工及硬車(chē)技術(shù)等。基于以上因素及其他的原因，你也需要跟進(jìn)優(yōu)選的加工方式，獲悉新的先進(jìn)刀具技術(shù)，否則就有落后的危險(xiǎn)。

15、價(jià)格 

刀具價(jià)格固然重要，卻比不上因刀具而付出的生產(chǎn)成本的重要性。雖然刀具有其相應(yīng)價(jià)格，但刀具的真正價(jià)值在于為生產(chǎn)率所履行的職責(zé)。通常，價(jià)格低的刀具是造成生產(chǎn)成本高的刀具。切削刀具的價(jià)格僅占零件成本的3%。因此請(qǐng)關(guān)注刀具的生產(chǎn)率，而不是其購(gòu)買(mǎi)價(jià)格。

機(jī)械加工正發(fā)展成為一門(mén)專業(yè)科學(xué)，但經(jīng)驗(yàn)依舊不可替代。作為對(duì)客戶的回饋，刀具商的服務(wù)是免費(fèi)的，他們甚至可以免費(fèi)提供刀具試切。刀具供應(yīng)商有經(jīng)驗(yàn)的專家能對(duì)用戶選擇刀具提供具有指導(dǎo)性的幫助。