數控刀具的選擇和切削用量的確定是數控加工工藝中的重要內容，它不僅影響數控機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，使得在數控加工中直接利用CAD的設計數據成為可能，特別是微機與數控機床的聯(lián)接，使得設計、工藝規劃及編程的整個(gè)過(guò)程全部在計算機上完成，一般不需要輸出專(zhuān)門(mén)的工藝文件。

現在，許多CAD/CAM軟件包都提供自動(dòng)編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規劃的有關(guān)問(wèn)題，比如，刀具選擇、加工路徑規劃、切削用量設定等，編程人員只要設置了有關(guān)的參數，就可以自動(dòng)生成NC程序并傳輸至數控機床完成加工。因此，數控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的，這與普通機床加工形成鮮明的對比，同時(shí)也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮數控加工的特點(diǎn)。本文對數控編程中必須面對的刀具選擇和切削用量確定問(wèn)題進(jìn)行了探討，給出了若干原則和建議，并對應該注意的問(wèn)題進(jìn)行了討論。

一、數控加工常用刀具的種類(lèi)及特點(diǎn)

數控加工刀具必須適應數控機床高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專(zhuān)用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動(dòng)力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數控刀具的分類(lèi)有多種方法。根據刀具結構可分為：①整體式；②鑲嵌式，采用焊接或機夾式連接，機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種；③特殊型式，如復合式刀具，減震式刀具等。根據制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼刀具；②硬質(zhì)合金刀具；③金剛石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：①車(chē)削刀具，分外圓、內孔、螺紋、切割刀具等多種；②鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；③鏜削刀具；④銑削刀具等。為了適應數控機床對刀具耐用、穩定、易調、可換等的要求，近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用，在數量上達到整個(gè)數控刀具的30%～40%，金屬切除量占總數的80%～90%。

數控刀具與普通機床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點(diǎn)：

⑴剛性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及熱變形��；

⑵互換性好，便于快速換刀；

⑶壽命高，切削性能穩定、可靠；

⑷刀具的尺寸便于調整，以減少換刀調整時(shí)間；

⑸刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除；

⑹系列化，標準化，以利于編程和刀具管理。

二、數控加工刀具的選擇

刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿(mǎn)足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。

選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時(shí)，應選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤(pán)形銑刀。

在進(jìn)行自由曲面加工時(shí)，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般取得很能密，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過(guò)切的前提下，無(wú)論是曲面的粗加工還是精加工，都應優(yōu)先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來(lái)的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個(gè)加工成本大大降低。

在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規定隨時(shí)進(jìn)行選刀和換刀動(dòng)作。因此必須采用標準刀柄，以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具，迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應了解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整范圍，以便在編程時(shí)確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統，其刀柄有直柄（三種規格）和錐柄（四種規格）兩種，共包括16種不同用途的刀柄。

在經(jīng)濟型數控加工中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行，占用輔助時(shí)間較長(cháng)，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則：①盡量減少刀具數量；②一把刀具裝夾后，應完成其所能進(jìn)行的所有加工部位；③粗精加工的刀具應分開(kāi)使用，即使是相同尺寸規格的刀具；④先銑后鉆；⑤先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應盡可能利用數控機床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。

三、數控加工切削用量的確定

合理選擇切削用量的原則是，粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時(shí),應在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。具體數值應根據機床說(shuō)明書(shū)、切削用量手冊，并結合經(jīng)驗而定。

⑴切削深度t。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的余量進(jìn)行精加工。數控機床的精加工余量可略小于普通機床。