CNC 数控加工中刀具的选择与切削用量的确定

CAD/CAM 技术的发展，使得在数控加工中直接利用 CAD 的设计数据成为可能，特别是

 

微机与数控机床的联接， ...

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。CAD/CAM 技术的发展，使得在数控加工中直接利用 CAD

的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个
过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。

　　现在，许多 CAD/CAM 软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提

示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要
设置了有关的参数，就可以自动生成 NC 程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加

工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明
的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充

分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行
了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。
　　一、数控加工常用刀具的种类及特点
　　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。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标
准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：①整体式；②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；③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：①高速钢刀具；②硬质合金刀具；
③金刚石刀具；④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：
①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；
③镗削刀具；④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%。
　　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：
　　⑴刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小；
　　⑵互换性好，便于快速换刀；
　　⑶寿命高，切削性能稳定、可靠；
　　⑷刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；
　　⑸刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；
　　⑹系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。
　　二、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孔时，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，
切削行距一般取得很能密，故球头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