数控车削加工刀具的优化

数控车削加工刀具的优化

【摘要】数控车床的应用越来越广泛，数控车削刀具的优化对于提高加工质量和效率，降低加工成本、延长机床和刀具的使用寿命，提高经济效益具有重要的意义。文中对数控车削加工刀具的优化设计进行析全面分析，对如何进行数控车削加工刀具的优化提出自己的见解。

【关键词】数控车削刀具优化

最近几年来，数控车床的应用日益广泛，机械制生产企业和各类职业院校越来越普遍地采用数控车床进行零件加工和技术培训，在生产实践中，数控车削刀具的优化对于提高加工质量和生产效率具有十分重要的作用，刀具问题解决不好，直接影响到能否完成加工，能否达到加工要求和提高生产效率。在生产实践中，最常用的刀具问题主要刀具寿命短，刀具易损坏、易磨损，刀具更换频繁，刀具维修时间长，影响生产。因此数控车削加工刀具的优化对于保证加工质量，减少停机时间，提高加工效率具有举足轻重的作用。下面主要以轴类零件的数控车削加工为例，对数控车削加工刀具的优化进行分析与探讨。

1.数控车削加工常用的刀具类型、刀具材料

数控车削加工常用的刀具主要有外圆车刀、切槽刀、切断刀、螺纹车刀等。常用的刀具材料有高速钢、硬质合金，陶瓷合金刀具材料在实践中用得不多。在加工中最常用的硬质合金的主要YT15、YT30、YG3、YG8等牌号的硬质合金。

2.数控车削加工刀具常见刀具问题及原因分析

数控车削加工刀具主要以下几个方面。

2.1 刀具磨损快，需要频繁重磨。

造成此问题的主要原因是选用的刀具材料耐磨和耐热性能较差，在加工过程中，不适应高速和高温条件切削和较高硬度工件材料的切削，切削过程中冷却和润滑条件不好，容易造成直接造成直接造成车刀快速磨损。

2.2 刀具易崩刃，易损坏，更换频繁。

造成此类问题的主要原因是选用的刀具材料韧性较差，在加工过程中，如遇到振动、冲击，很容易产生车刀崩刃。

2.3 刀具修理、重磨、安装时间长，影响生产。

造成造成此类问题的常见原因主要是选用焊接结构的硬质合金车刀和选择用高速钢车刀。焊接结构硬质合金车刀崩刃后，就需要重新焊接和刃磨，需要较

长时间，一把焊接结构的硬质合金车刀重新焊接和刃磨往往需要一两个小时甚至更多，一把高速钢车刀的重磨也需要一定的时间，换刀还需要一定的拆装时间。由此可见，此类问题对生产的影响是相当严重的，这个问题如果解决不好，就可能造成刀具损坏过快、换刀频繁，严重影响生产，有时甚至造成直接备用刀具供应不上而被迫停机和停产。

3.数控车削加工刀具优化

做好刀具优化工作，对于保障加工生产的正常进行，具有举足轻重的作用。在生产中可以从以下几个方面解决好数控车削加工刀具优化问题。

3.1 正确选用刀具材料。

在车削加工中，要根据不同的条件，合理选择刀具材料，优先选择用耐磨和耐热性能好的刀具材料。在生产中，硬质合金刀具材料和高速钢刀具材料都很常见，这两类刀具材料的性能特点如下：

硬质合金：耐磨性能和耐热性能好，能适应高速切削，但韧性较差，不耐冲击和振动。

高速钢刀具：耐磨性能和耐热性能不如硬质合金，不能适应高速切削，但韧性较好，耐冲击和振动。在生产中使用高速钢刀具需要控制好车削温度，通常要施加充足的冷却液，以水性冷却液为主，采用中低速切削，可以获得良好的效果。

在生产中，中高碳钢、灰口铸铁零件、有色金属材料的车削最为多见，要根据不同的加工情况选好刀具材料和牌号。下表为生产中常见的刀具材料选择案例，在生产中还要根据情况做好刀具材料优化选择。

表1 数控车削刀具材料选择方案

工件材料刀具材料

中高碳钢粗车：选用YT15牌号的硬质合金刀具材料，可适应当120米/分左右的切削速度。在冷却条件较好的情况下，可选用高速钢车刀进行粗车，切削速度不般不要超过60米/分，可适应冲击较大的切削。

精车：选用YT30牌号的硬质合金刀具材料。较少选择用高速钢进行精车，特别是较长台阶的车削，因高速钢刀具的磨损可能会造成圆柱度误差过大，影响精车的尺寸精度。

HT200粗车：一般选用YG3牌号的硬质合金刀具材料。在冷却条件较好的情况下，可选用高速钢车刀进行粗车，但实践中较少见，钻孔加工则较常用高速钢刀具。

精车：一般选用YG8牌号的硬质合金刀具材料。

有色金属铸件粗车：一般选用YG3牌号的硬质合金刀具材料。在冷却条件较好的情况下，可选用高速钢车刀进行粗车，但实践中较少见，钻孔加工则较常用高速钢刀具。

精车：一般选用YG8牌号的硬质合金刀具材料。

2.正确选择用选用刀具结构

2.1 优先选用机夹式结构或可转位车刀结构。数控车削加工的零件种类主要有短轴类零件、套类零件、轮盘零件，最常见的加工表面外圆、端面、退刀槽、螺纹，这几种加工表面的加工主要用外圆车刀、切槽刀、螺纹刀。由于数控车床自动化程度高，为了发挥数控车床的优势，一般要求数控车刀要耐用，要避免刀具经常损坏和频繁拆装刀具。选择用机夹式刀具结构或可转位车刀结构，车刀刀刃磨损或崩刃时，不需要焊接重磨，只需调换刀片或调整刀片位置就可以继续进行加工，停机时间短，节省时间，有利于提高生产效率。

2.2 适当选用整体式车刀结构。采用整体式高速钢，车刀刀刃磨损过多需要重磨时，也可不需要焊接，只需重磨即可，也不需要花很多的时间，但刀具耐用度比选用机夹式结构或可转位车刀结构稍差。

2.3 尽量少用焊接式车刀结构。焊接式结构的硬质合金车刀，由于车刀崩刃不能继续使用时，需要进行焊刀和重磨，修复时间长，如果备用刀具不足，易造成没有刀具而停机，严重影响生产，不利于发挥数控车床的优势，因此，机械制造企业的控车削加工已较少用焊接式车刀，在职业院校的数控车削加工实训中，学生的操作水平不高更容易造成直接经济损成刀具损坏，更要少用焊接式车刀，以免刀具频繁更换，影响教学实训的正常开展。

实践证明选用机夹式结构或可转位车刀结构的车刀，获得的效果最佳。

2013年，在百色职业学院进行的一期数控车工训练中，需要加工45号钢材料的短轴，我们最初选用的是一批焊接式硬质合金车刀，刀具种类有外圆车刀、切断刀、螺纹刀，在训练过程中，这批刀具频繁出现崩刃，训练受到严重影响，只能先用原有的整体式高速钢刀具应急，总算使训练不受太大的影响，高速钢车刀磨损快，特别是在精加工过程中，刀具的磨损会导致加工精度受影响，效果仍不够理想。经过综合分析，决定购进一批可转位数控车刀，其中包括外圆车刀、切断刀、螺纹刀，经试用后，使用效果比较理想，加工质量可以保证，在高速切削条件，未使用冷却液，车刀刀片的每个刀刃都能使用较长的时间，很少出现崩刃现象，使用效果较理想。另外，从刀具成本来看，尽管可转位车刀的刀杆、刀片价格较高，但综合来看，可转位车刀仍然具有较高的性价比，特别是个圆车刀，每一个刀片有个刀刃可轮换使用，刀片质量优良，刀具寿命长，刀具成本仍低于焊接式硬质合金车刀，具有良好的经济性。