机械数控加工过程刀具使用优化策略分析

机械数控加工过程刀具使用优化策略分析

陈婷,袁明涛

贵州振华群英电器有限公司（国营第八九一厂） 贵州贵阳

550018

摘要：刀具是数控机床加工过程中损耗率最高的配件，而同时，刀具的使用状态也直接影响到了成品的精度，是加工质量的保障，频繁更换道具，会提高生产成本，但不及时更换刀具，会导致产品质量下降，因此，要在合理的范围内，对道具使用方式进行优化，降低道具磨损，减少更换频率，本文将深入分析机械数控加工过程刀具使用优化策略。

关键词：机械数控加工；刀具使用；优化策略

在数控加工过程中，刀具是一项损耗非常高的零件，是毛坯成为半成品和成品所必须的辅助工具，因此，在数控机床上，对刀具的使用讲究颇多，不但要根据毛坯的材质、加工要求等进行选择，还要使用冷却液，地刀头和毛坯进行冷却，确保刀具和加工品的精度，而对刀具使用的优化，能够极大的提升刀具的耐久度，降低企业的生产成本，同时也能缩短加工时间，提高生产效率，进一步提升企业的经济效益，本文将深入分析机械数控加工过程刀具使用优化策略。

一、数控加工过程中影响刀具精度的主要因素

（一）冷却液

刀具与毛坯在接触过程中，完全依靠向心力与刀具的锋利和硬度来对毛坯进行切削，最终得到想要的成品零件，因此在加工过程中会产生大量的热量，如若不及时降温，高温也许会融化刀头与模具，影响加工进度，切回加速刀具的损坏，因此再加工过程中，需要一直使用冷却液对准加工位置进行喷射冷却，数控机床冷却液的成分通常为可溶油和水，不但能够带走热量，还能起到保护作用，改善切削表面的光洁度[1]。

（二）加工路径

数控机床的操作模式，是将毛坯与刀具装载在数控机床上，依靠编程来规划零件的加工路径，但在加工的过程中，对于需要大面积进行切削的部位，通常不能通过一次性切削路径完成，而是需要多次往复的切削路径，因为刀具能够承载的最大切削度有限，同时在金属的张力下，过多切削也会导致刀具和毛坯的损坏。通常而言，加工差距越小，加工次数越多，那么成品精度也就越高，但相对的，所耗费的时间和成本也就越高。

（三）刀具选择

目前数控机床刀具按照结构性可以分为四大类：整体式、焊接式、机夹式、特殊形式，材质上大致分为六种：金刚石、立体氮化硼、石墨、硬质合金、高速钢以及陶瓷，按切削工艺的不同，又能够分为六种用途：铣削、车削、钻削、镗刀、轮廓刀、非标准刀具等，同时，根据加工形状的不同，还能够分为外圆刀、螺纹刀、切断刀等等，这些刀具在价格和使用方向上都有着极大的差异，只有选择合适的刀具，才能更好地应用在数控机床的加工中，达到事半功倍的效果。

（四）化学因素

部分材质在高温下有可能会产生氧化反应进而出现析出脱落的现象，或是发生化学变化形成氧化物，从而加速了刀具的磨损。

二、机械数控加工过程刀具使用优化的重要性

（一）降低生产成本

数控车床的加工刀具根据品牌和材质的不同，平均价格在几十到上百，其寿命约在六十分钟左右，切削距离约为10km，这些都是根据刀具生产工厂的实验数据所得的，在实际加工过程中，刀具要面临的情况更加严峻，磨损更加严重，而过度磨损会大量消耗刀具，从而极大地提升了企业的加工成本[2]，特别是对于一些中小企业而言，他们所生产的是精度要求较低的大众零件，其利润已经被压到了极致，再增加成本，会使企业的生存状况更加艰难，必须优化刀具的使用过程。

（二）提高加工效率

合理配置数控加工刀具，能够有效降低刀具更换的次数、加快刀具的工作时间，例如，将零件根据不同加工内容对加工路径进行阶段式切割，而非一次成型，一把刀具能够在短时间内重复同一个加工动作，这样，不但能将刀具的磨损降到最低，同时也能增加加工速率，提高另加的加工精度，让所有的数控设备都能处于工作中，最大化工作效率，从而提高企业的生产效率，进而增加企业的收入。

三、机械数控加工过程刀具使用优化策略

（一）精简加工编程路径

精简加工路径是优化刀具使用策略中最重要的一条路径，能够极大的减少刀具的磨损，降低加工时间，除了前期在软件上进行路径模拟，在实际操作上进行试验，进一步加强对精度和路径的控制外，还需要对加工过程进行分段式处理，尽量能够在同一生产线上将一把刀具运用到极致，尽量避免频繁更换刀具。做好前期准备，将加工路径控制在最精简的状态，掌握好磨损程度，计算好生产成本，在进一步投入大批量的生产。

（二）选择恰当的冷却液

采用含有硫化极压抗磨添加剂成分的冷却液，能够有效地提高对于刀具的保护能力，进而提高工艺的精度。除此之外，合格的冷却液应当具备符合加工条件的黏度、闪点、倾点及导热性，并非越贵越好，一定要适用于加工材料和加工过程，才能对刀具起到最大的帮助效果，同时也要注意，冷却液具有一定的污染性，要做好冷却液的循环使用，避免外露造成污染的同时对工作人员的身体造成伤害[3]。

（三）选择合适的刀具

数控加工过程中，对于刀具的选择有四方面的要求：耐磨性、抗冲击性、韧性和使用寿命，通常而言，刀具的材料硬度应当高于工件的硬度，韧性上要能够承受切削力、振动以及冲击以及在高温下也能保持较好的硬度、耐磨性和强度，所以再加工过程中，要根据实际加工情况对刀具材料和样式进行选择，才能达到最好的使用效果，同时也能有效的控制成本。

（四）杜绝化学因素的影响

再加工前应当进行加工实践，以便于能够及时发现加工中存在的问题，包括化学因素对于刀具的影响，同时在大批量生产过程中，也要随时注意刀具情况，除此之外，还要做好刀具的刃磨和排序，减少加工过程中的辅助时间，优化刀具使用路径，更好地提高加工效率。

结语：对于数控加工而言，优化刀具使用策略至关重要，不但可以降低生产成本，还能提高生产精度和生产效率，因此，可以采用精简编程路径、选择合适的冷却液和刀具以及前期模拟加工的方式，进一步优化刀具的使用策略，提高刀具寿命。

参考文献：

[1]牛婧.机械数控加工过程刀具使用优化策略研究[J].农机使用与维修,2022(06):114-116.

[2]虞战峰.机械数控加工过程刀具高效使用优化分析[J].内燃机与配件,2022(05):64-66.

[3]费姝霞.机械数控加工过程刀具高效使用及优化措施分析[J].现代制造技术与装备,2021,57(12):49-51.