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DNC系統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。

目前，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，如，刀柄選擇。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)，能夠正確選擇刀刃具及切削用量。

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：

整體式；
鑲嵌式，采用焊接或機夾式聯(lián)接，機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種；
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：

高速鋼刀具；
硬質(zhì)合金刀具；
金剛石刀具；
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：

車(chē)削刀具，分外圓、內孔、螺紋、切割刀具等多種；
鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；
鏜削刀具；
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)：

剛性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及熱變形��； 互換性好，便于快速換刀； 壽命高，切削性能穩定、可靠刀具的尺寸便于調整，以減少換刀調整時(shí)間；刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除； 系列化、標準化，以利于編程和刀具管理。

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(模具)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，切削行距一般采用頂端密距，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(3種規格)和錐柄(4種規格)2種，共包括16種不同用途的刀柄。

在經(jīng)濟型數控機床的加工過(guò)程中，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)行的所有加工步驟；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。

加工過(guò)程中切削用量的確定

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。具體要考慮以下幾個(gè)因素：

切削深度ap。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，ap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。

切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟型數控機床的加工過(guò)程中，一般L的取值范圍為：L=(0.6～0.9)d。

切削速度V。提高V也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施，但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著(zhù)v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時(shí)，v可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí)，V可選200m/min以上。

主軸轉速n(r/min)。主軸轉速一般根據切削速度v來(lái)選定。計算公式為：V=pnd/1000。數控機床的控制面板上一般備有主軸轉速修調(倍率)開(kāi)關(guān)，可在加工過(guò)程中對主軸轉速進(jìn)行整倍數調整。

進(jìn)給速度Vf。vF應根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來(lái)選擇。Vf的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時(shí)，Vf可選擇得大些。在加工過(guò)程中，Vf也可通過(guò)機床控制面板上的修調開(kāi)關(guān)進(jìn)行人工調整，但是最大進(jìn)給速度要受到設備剛度和進(jìn)給系統性能等的限制。

隨著(zhù)數控機床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛應用，量化生產(chǎn)線(xiàn)的形成，數控編程已經(jīng)成為數控加工中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。在數控程序的編制過(guò)程中，要在人機交互狀態(tài)下即時(shí)選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數控機床的優(yōu)點(diǎn)