加工中心——刀具的重要性和选用原则

    加工中心是指带刀库和换刀装置的数控镗铣床。刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容。数控加工中的刀具选择是在人机交互状态下完成的，这就要求编程人员必须掌握刀具选择的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。正确选择数控加工中心刀具是提高数控工作效率，保证数控刀具资源的合理配置，既可以避免因个别刀具闲置造成的资源浪费，又可以避免对个别刀具的频繁使用，造成精度无法保证以及生产上的相互牵制。本文从加工中心的特点出发对数控编程中必须面对的刀具选择问题进行探讨，给出若干原则和建议。
　　一、加工中心的工艺特点
　      1.  加工精度高而稳定，表面质量好。
　    2.  软件适应性强。
　    3.  效率高。
　　二、加工中心主要加工对象
　　加工中心最适宜加工形状复杂、加工内容多、精度要求高、需多种机床及多种刀具且需多次装夹才能完成的零件。主要的加工对象有以下几种：
　    1.  既有孔系又有平面的零件。
　    2.  结构形状复杂、普通机床难以加工的零件。
　    3.  外形不规则的异形件。
　    4.  精度要求高的小批量零件。
　    5.  新产品试制件。
　　三、加工中心刀具及其选择
　  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，以及其他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，以提高加工中心刀具加工时的刚性。

     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。平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坏表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对—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、锥形铣刀和盅形铣刀。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，为保证加上精度，切削行距一般取得很密，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加丁质量和切削效率方面都加工中心优于球头刀，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，都应优先选择干头刀。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，选择奸的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加下效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。

    在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此，必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具加工中心能够迅速、准确地装到机床主轴或刀库上。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄（3种规格)和锥柄(4种规格)两种，共包括16种不同用途的刀柄。

    在经济型数控加工中，由于刀具的刃磨、测加工中心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。—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部位：
(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

    总之，加工中心刀具是一个较复杂的系统，如何根据实际情况进行正确选用，是编程人员必须掌握的。只有对加工中心刀具结构和选用有充分的了解和认识，在实际工作中才能灵活运用，提高工作效率。