浅谈数控加工过程中刀具高效使用的优化方案

浅谈数控加工过程中刀具高效使用的优
化方案
摘要：当前数控加工行业虽取得了一定的发展成效，但一些企业在数控加工
方面存在刀具利用效率偏低的情形，影响了产品质量与效率。

因此，数控加工领
域的刀具利用成为关键任务，各个企业需根据刀具利用的现状，综合采取多种优
化措施。

基于此，本文重点分析了数控加工中刀具高效利用的策略，对机械加工
制造具有重要的指导与借鉴价值。

关键词：数控加工;刀具使用;优化策略;
1数控加工过程中刀具损坏形式和预防措施
1.1 刀具损坏形式
数控加工过程中的刀具损坏表现为磨损与破损两种，以磨损部位细分，刀具
磨损主要为前面磨损、后面磨损与前后面同时磨损三种，刀具后面磨损的情况一
般是因为切削脆性材料或者厚度较小的材料引起，或者机械数控设备的主轴转速
较低时切削从刀具前面流出所导致；数控机床处于高强度运转状态下，在摩擦或
者高温压力下也会破坏刀具，使刀具前面出现月牙洼；刀具前后面同时磨损的现
象是在中等切削速度、刀具进给量条件下加工塑性材料所引起。

刀具破损分为早
期破损和后期破损两种，具体表现为崩刃、刀具碎裂、裂纹、刀具与刀柄剥离几种，数控机床在加工过程中产生的热量较大，特别是在切削或加工高硬度材料时，在切削热力与切削力的同步作用下刀具破损难以避免。

1.2 刀具损坏的预防措施
数控加工过程中出现刀具损坏现象的概率较高，为避免出现这一现象，延长
刀具的使用寿命，应提前针对刀具制定预防措施，主要从采买、安装和使用着手。

首先，在刀具采买环节，应选用正规厂家生产的刀具，并做好刀具生产资质等的
检查，参考机械数控设备的刀具配备要求，选择特定种类与型号的刀具，先选刀
片再选刀柄。

其次，刀具安装环节应严格参考安装规范，尽可能避免使用套管，
注意控制预紧力，采用较小的刀头伸出量，选用整体刀垫。

最后，刀具使用过程中，应根据整个机械数控设备的加工需求调整刀具的各个参数，如技术人员需将
切割角度控制在合理范围内。

2数控加工中刀具使用的优化策略
2.1 采纳钻削的概念
各机械加工企业为高效利用刀具，应根据实际的生产需求选择恰当的加工工艺，并解决在加工过程中所出现的各种问题，提升刀具使用效率。

当前的数控加
工领域，陆续出现了钻削加工方式，且在一些企业内这一方式的应用效果突出，
与原来的加工方式有所区别，该方式在加工时采用钻头材料，为加工孔的基本方式，在钻床、车床、镗床等的应用广泛且效果理想。

以PCB专门电焊接质地坚硬
的合金材料制成的钻头为例，传统的加工工艺相对滞后，为符合现实需求，操作
中转速、进给条件给定且操作中不随意调整，由于始终处于切削条件下，刀具受
到来自各个方面的压力作用，切削平面无法保持原状，与此同时，切割也会使材
料产生一定的弹性力，当材料遭受的压力超出极限值，刀具的塑性变形难以避免，可能会出现弯曲、断裂。

如刀具塑性变形的压力小于材料承受极限值，长时间挤
压或完成切削的零部件将直接于基板掉落，产生岩屑完成切削操作，此过程为钻
削切割，从流程来看，方式较为简单，但在具体实施时，却面临一定的问题：加
工时刀具切割导致其热量持续增大，无法保障加工质量，也会干扰相关设备的运行。

因此，针对这一方面的问题，实际的工作中可采用钻削概念，由相关人员总
结刀具磨损的规律，操作时注意控制加工时间。

2.2 优化刀具的研磨
针对数控加工过程，应重视刀具研磨，就是要去除刀具中的磨损，以确保各
项机械设备可高效运转，保障加工的整体效率。

但少部分特殊材料、型号的刀具
在研磨后无法继续使用，强行用此刀具实施加工任务将导致更为严重的磨损，产
生更多热量，这一持续状态下机械振动频率较大，增大了机械的损耗，机械使用
中的故障率较高。

此外，长时间且多次研磨刀具后，也会对孔壁质量、孔位造成一定的负面影响，易引起刀具的断裂。

因此，实际的工作中为减少这一类问题，一般需结合现
场的实际情况优化刀具研磨，以通过这一方式保障刀具的使用寿命，但在刀具研
磨过程中，需严格控制研磨速度。

因此，各个企业针对数控加工中的刀具利用，
需提前开展人员培训，通过培训来提高人员的专业素质，保障有关岗位人员善于
分析与总结研磨规律，操作中按照此规律控制相关参数。

2.3 利用新型材料
近年来，我国经济社会发展迅速，在此发展趋势下，陆续产生了许多新工艺、新技术与新材料，在数控加工中应用新技术与新材料，可大大提升刀具的使用效率，保障产品质量。

因此，各个企业在数控加工过程中应紧跟行业趋势，结合实
际情况选择材料，以发挥材料的性能优势。

就当前的行业发展现状来看，现代化
新型材料的种类多，但行业内应用范围较广且效果较为理想的主要有高性能高速钢、硬质合金、先进涂层、超硬刀具材料。

高性能高速钢性能优越，将其作为切
割基础材料的效果理想，基本能达到使用需求，数控刀具中应用多，刀具切削速
度快，体现高效性。

硬质合金材料也有独有的性能优势，表现为韧性强、抗磨损
性好，由于这些性能特点作为刀具材料更为适用，有关企业中应用最为成功地为
不锈钢、铸铁。

2.4 做好刀具相关装置设计
数控加工中刀具优化有多种方式，除了上述这些措施，科学设计刀具装置也
极为重要，结合每种装置的功能与作用，保障装置结构、参数等达到规定。

首先，做好刀具定位装置设计，数控机床刀具应用中定位装置的作用巨大，只有保障了
该装置的合理性，才能确保工件定位的稳定性，使工件满足实际需求。

此外，也
需参考工件加工的相关标准与规范来控制自由阈值，有关人员在设计装置时，需
综合现场的加工要求、状态、参数信息，调整定位方案的每个细节。

设计人员在
设计刀具定位装置时严禁出现欠定位情形，一旦发生此类情况，应采取重复定位
法加以处理，参考工件定位基准，确保所选择的定位元件类型、技术参数达到规定。

其次，刀具夹紧装置的设计，这类装置的使用是为了使工件的装夹刚性可与
生产标准相一致，以从根本上提高定位的可靠性、精确度。

设计人员在设计夹紧
装置时需考虑更多因素，如夹具夹紧力作用点、方向，在此前提下寻找恰当的着
力点，完全确定切削力后再选定夹紧力。

设计多方向、多工件夹具时，斜楔式夹
紧模式更为适用，反之，则需选用联动式夹紧模式。

此外，夹紧装置设计时，应
根据夹具所需的夹紧力严格设计，细化元件结构、规格，如在生产中为小批次作业，可选用手动夹紧模式，如为自动化夹具作业，可选用气动或者液动夹紧模式，以保障加工效率。

最后，刀具导向装置、数控机床刀具的设计中，设计人员应严
格参考工件的待加工表面、详细要求展开设计，首先，应明确对刀装置、铣床刀
具的功能与作用，在此前提下优选模板套用模式，此环节的工作中相关人员应参
考待加工工件的表面形状，保障元件类型的合理性，并精准控制元件的每个尺寸
参数与误差，将各个误差控持在允许范围内。

3 结语
数控机床技术带动了我国制造业的进步，在长期发展的过程中，刀具使用是
数控加工方面关注的重点问题。

各个企业都需根据自身的数控加工情形，综合现
阶段的加工与生产情况，采取多种措施优化刀具利用，以提高刀具的利用效率，
保障加工效率与精度，创造更大的企业价值。

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