摘要：数控车床不仅能够提高产品的生产质量，而且能够控制生产成本，确保经济效益。但在实际数控车床生产过程中，其生产效率、产品质量在一定程度上受到加工刀具的影响。相对来讲，数控车床的加工刀具切削原理跟普通的车床并无差别，然而，结合数控车床的实际加工零件、车床性能，来对刀具进行有效选择，并科学地调整相关参数，是确保加工精度，提升生产效率的前提保障。
关键词：数控车床；加工刀具；优化改进
在数控车床加工生产中，刀具的优化改进能够有效解决批量生产时刀具存在的问题，并提升了生产效率、产品质量，缩短了停产待修时间、调试时间、刀具换刀时间，让操作者的工作强度大大降低，经济效益良好。
1数控车床加工刀具应用现状
当前大部分数控车床所使用的刀具均为焊接式的合金车刀，在使用该种刀具进行产品生产加工时，由于轮轴盖零件材质为铸铁，其表面较为坚硬，因此容易导致刀尖磨损，使得被加工的轮轴盖零件表面精度受到较大影响。同时，在生产过程中，若是使用两把车刀进行，就会因反复换刀而大大延长了程序使用时间，并容易出现崩刀状况，使得刀具的使用成本增加。
2.数控车床加工刀具的优化与改进
2.1加工刀具的有效安装
在数控车床的加工刀具安装中，若是安装位置不恰当，或是安装不牢固，会导致切削时发生振动，或致使工件表面存在振纹，容易导致刀具破损，严重影响到工作效率。因此，在安装过程中，要注意刀具的刀尖要与刀工件轴线保持等高水平。其中，精加工时，刀尖可以略低于工件轴线，而在粗加工以及车削大直径工件时，刀尖可以略高于工件轴线。同时，还要注意对车刀探出长度进行控制，以免过长而出现刚度差，使得加工件表面粗糙，或存在扎刀、打刀等问题。而刀杆底部要保持平整，且垫片前端要对齐，并用两个螺钉交替拧固的方式来确保车刀安装的稳固性。在使用机夹可转位的刀具时，要擦拭干净刀片、垫片，并用螺钉固定刀片。
2.2加工刀具的正确选择
数控车床在加工中所使用的刀具种类较多，而为了确保刀具与车床的适应性，要选择通用化、标准化的刀具。在刀具的选择中，要保证其安装与调整的便捷性，且刃磨方便，刚度、精度较高，排屑性能好。其中，刀具的规格化与通用化能够便于刀具的高效管理，而可转位刀具能够有效增加刀具互换性。在整体式的车刀选择中，通常使用小型车刀与螺纹车刀，以及多功能车刀，且刃磨方便，抗弯与冲击韧性良好，刀口较锋利。针对焊接式车刀，该种刀具主要是将硬质的合金刀片采用焊接紧固形式，固定于刀体上，经刃磨而车刀。因此，在选用该种车刀时，要尽量选择结构简单，刚性良好，制造方便的刀具。由于本次研究加工的产品为轮轴盖，其外形A与B已经加工完成，但内孔粗加工中产品精度较低，形状简单，需要批量生产，且使用的是GSK980T经济型数控车床，因此，数控车刀具可选择机夹可转位车刀。该种刀具的精确度较高，能够确保刀片重复定位时的精度，且定位相对方便，能够保障刀尖的位置，避免刀尖磨损时更换整个刀具。另外，在刀具优化中，可适当使用复合式夹紧结构，以便更好地适应刀架的快速移动与换位，并快速更换不同的切削部件，进行多种切削的高效加工，并确保刀具在自动切削过程中不会出现松动现象。
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2.3加工刀具的有效补偿
2.3.1刀具几何位置的补偿
在实际的数控车床机械加工中一般采用试切的方法确定安装刀具的刀位点位置和编程设计时的最佳刀位点位置之间的偏差值，以便进一步确定刀片的位置和编程过程中的误差值控制。试切法的一般步骤如下：①确定车床的坐标系。一般以数控车床的卡盘旋转中心作为坐标原点建立垂直坐标系，并在启动机器后进行归零操作，按照直角坐标的方法确定关键点的位置坐标，便于下一步的操作。②要选择一把刀具，一般为精车刀，主要目的是保证校对精度，并做好刀补值的清空处理。先试车刀具的端面，然后手动退出刀具，并在刀补表中的001号位置输入Z0，这样系统就自动计算出了第一把刀具在Z轴方向的刀补值。下一步需要测出刀具在X方向上的刀补值，其基本工作流程是试切刀具的外圆部分，退出刀具后对试切值进行测量，然后选择刀补表输入测量数据，这样系统就会继续测量出刀具沿X方向上的刀补值。③换一把刀具，对部件进行试切处理，沿着水平方向退刀，并将测量的Z轴方向上的长度值输入到刀补表中002的位置，这样系统又会自动计算出第二把刀具在垂直方向上的刀补值。④采用同样的方法计算出其他刀具在垂直方向上的刀补值，并做好记录。
2.3.2刀具刀尖的位置补偿
刀尖位置是一个极小的点，在切削工作中很容易由于磨损而形成一个微小的弧面，并且对着加工时间的延长，磨损的面积也越来越大，加工精度也越来越低，这时必须进行刀尖位置的圆弧补偿处理才能进一步保证加工质量。在坐标系中刀尖的位置和形状是以点的形式来表示的，但是实际工作中是一个具有一个微小半径的面，为了能够确定刀尖的位置，首先应该对刀尖的位置进行准确地补偿，然后定义刀尖位置码，通过数控系统的软件编程设计对刀尖的切削实际位置进行补偿，使得切削工作中的实际接触面的位置保持在可控的范围内。
2.4加工刀具的结构优化
在数控车床的加工刀具结构优化上，要尽量少用复杂结构的刀具，以减少装夹产生的误差，进而大大提升加工表面精度及相互位置的精度。而在刀的结构上，若是将加工轮轴盖两把刀，通过合并变为一把刀，则不再需要旋转刀架。在这种过程中，刀架就能够有效减少由于刀具的磨损而降低加工精度，同时也能够避免生产中断现象的发生，避免机器故障，并降低维修难度。同时，一把刀在定位过程中，仅需要一组定位销钉，若是使用了标准刀具，在换刀时，只需要在刀尖松、紧定位螺丝上调至，而无须松紧刀架定位销钉装，及拆刀杆，避免刀架定位销钉受到损坏。优化改进之后的刀具，主要是将两把机夹可转位车刀，合并为一把机夹刀。而刀杆在通过热处理后，用螺丝固定刀尖的A、B位置，这样一来，刀具便可以完成之前两把刀的同样工作，且方便刀具的装、卸，大大提升了生产效率。另外，该种刀具改进，能够避免加工时频繁的转换刀架，并减少了因频繁旋转刀架、换刀所导致的故障。而刀具在磨损之后，仅需要松开螺丝，通过位移或更换不重磨刀片，进行简单刀补，便可以投入生产。
3结论
综上所述，数控机床是高度自动化的机械生产和加工设备，由于切削磨损或是安装过程中个人因素的影响导致对加工精度和质量产生一定的影响。因此必须根据不同刀具与机床的型号特点观察刀具磨损和刀具圆弧半径的变化，通过刀具几号位置补偿以及圆弧半径补偿等多种手段降低机械加工误差，在具体选用时，还要注意结合加工对象的材料性能和加工性质来确定，这样才能满足切削的要求，充分发挥高速切削的优势。
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论文作者:郭晓明
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/7
标签：刀具论文; 加工论文; 车刀论文; 刀尖论文; 位置论文; 数控车床论文; 精度论文; 《基层建设》2017年第19期论文;