随着电子技术在工业加工领域的广泛应用，加工设备的性能得到了飞速发展。在金属加工行业，数控机床的出现不仅提高了复杂产品的可加工性，也极大地提升了产品的质量和加工效率。然而，无论设备的性能多么先进，最终的切削过程仍然需要刀具来完成。正如俗语所说，“要想把事情做好，首先要磨利刀具”。刀具的选择对数控设备的性能和效率起着至关重要的作用。无论使用的设备多么先进，如果没有相应的刀具支持，设备的性能都无法得到充分发挥。
数控加工常用刀具种类及特点
数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效、自动化程度高的特点。一般应包括通用刀具、通用连接刀架和少量专用刀架。刀架应与刀具连接，安装在机床主轴上。现已实现标准化、系列化。
数控刀具的分类
- 按使用的设备可分为：数控车床刀具、数控铣床刀具、加工中心刀具；
- 根据制造刀具的材料，可分为高速钢刀具；硬质合金刀具；
金刚石工具；立方氮化硼工具、陶瓷工具等。
- 根据切割工艺可分为：
车削刀具，包括外圆、内孔、螺纹、切槽刀具等：
钻孔工具，包括钻头、铰刀、丝锥等：
镗孔工具；
铣削刀具等
为了满足数控机床对刀具耐用、稳定、易调整、可更换等要求，近年来机夹式可转位刀具得到广泛应用，数量已达整个数控刀具的30%~40%，金属去除量占总去除量的80%~90%。
数控刀具的特点
数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点：
- 刚性好（特别是粗加工刀具），精度高，抗振性和热变形小。
- 互换性好，方便快速更换工具。
- 寿命长，切割性能稳定可靠。
- 刀具尺寸调整方便，减少换刀调整时间。
- 刀具应能可靠地折断或卷起切屑，以利于排屑。
- 系列化、标准化，方便编程和工具管理。
数控加工刀具的选择
工具选择的基本原则
选择切削刀具时需要考虑的问题很多，也有许多相应的原则，如效率原则、加工精度原则、稳定性原则、经济性原则等。
效率原则其实与其他原则密不可分，尤其是经济性原则。要求效率的主要目的是确保整个处理过程的经济性。但效率尤为重要，因此将其单独提出来讨论。
效率原则首先是在保证产品加工精度要求和一定时间内稳定性的前提下追求效率。没有这个基本条件，效率就无从谈起。就像我们希望我们的交通工具（比如汽车）能给我们带来更快的速度，但安全往往是第一位的。
其次，我们不会在所有条件下都强调效率。追求效率会受到一些约束条件。一个零件加工效率的提高需要适应其他零件效率的提高，一个工序效率的提高需要适应其他工序效率的提高。如果忽视这些约束条件，一味追求效率，则会吃力不讨好。例如：在流水线生产中，我们需要解决的是整条生产线上的“瓶颈”工序。只要提高这道工序的产能，并且节拍与其他设备保持一致，就能提高整条生产线的产能，进而提高整个产品的产能，缩短制造周期。
但单机或柔性制造系统的要求有所不同，它们在生产中大多承担多品种、小批量的生产任务，同时受制于较少的约束，即与其他工序的关联性较小，往往单台或极少数设备即可完成整个零部件的加工。由于柔性化，某个零部件或某个工序制造周期的缩短，往往意味着该设备可以投入到其他零部件或其他工序的生产中，从而创造更多的效益。
除了加工效率的原则外，还需要考虑切削刀具对加工精度的影响，特别是在精加工等对加工精度和表面质量要求比较高的应用中。
在粗加工条件下，我们一般采用效率优先的原则。在此阶段，快速去除工件毛坯上的加工余量，并快速接近工件成品尺寸的“净尺寸”状态，是我们在刀具选择和加工参数方面首先考虑的因素。但在精加工条件下，情况就会大不相同。精加工时，应采用精度优先的原则，即首先保证加工的尺寸精度、表面粗糙度和表面质量。
特定切削刀具的选择
具体刀具选择应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量等相关因素，正确选择刀具和刀柄。刀具选择的一般原则是：易于安装和调整、刚性好、耐用度高、精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。以下按切削工序分类，讲解具体刀具选择的一些基本原则。
谈到 T乌尔斯
车削刀具在具体选择上分为车削刀杆的选择和硬质合金刀片的选择。车削刀具是所有数控刀具中最标准化的，其中普通外圆、内孔、端面、轮廓加工刀具硬质合金刀片几乎完全通用。因此，刀杆的选择应选择一些质量好、规格品种齐全、交货快的大型公司。
同时，大公司的刀具配件是有保障的，要知道刀杆整个使用周期都需要更换很多配件。有些小公司的产品经常换，如果买不到车刀配件，就只能报废了。刀片是根据加工产品的特性来选择的，实际切削比较后，选择性价比更高的产品，当新材料刀片出现时，可以不用换刀杆直接使用。
切槽刀具的通用性很低，各个公司的产品几乎没有通用性，因此在选择前一定要做好切削实验，比较后再做出选择。
钻探 T乌尔斯
数控设备的主轴转速和加工精度要求很高，因此钻孔时尽量使用硬质合金刀具，以提高钻孔的切削效率。一般情况下，在可以使用U钻的情况下，不要使用整体合金钻头，这样不仅可以提高加工效率，还可以节省钻头的刃磨工序，简化换刀。当机床受到限制时，应使用硬质合金刀片。
螺纹加工尽量使用涂层丝锥，可提高加工速度20%~30%。国产丝锥质量普遍较差，可适当选用进口丝锥，或采用高性能材料在国内进行非标定制。
Boring T乌尔斯
镗刀分为粗镗刀和精镗刀。
粗镗时，如果产品批量较大，孔结构复杂，比如台阶孔，可以选择使用非标镗刀，让厂家根据加工孔的结构设计多刃的刀具，这样加工时就可以一次性完成复杂孔的粗加工。
精镗刀是所有数控刀具中最复杂、最精密的刀具，当然也是最有价值的刀具。选型时要注意三点：第一，镗刀的尺寸调整必须准确，调整后的尺寸必须准确地反映在加工孔上，否则就无法加工出精密的孔。第二，镗刀的精度必须能够长期保持。第三，镗刀的规格必须齐全。例如，一把小孔镗刀必须配备各种尺寸的镗杆和各种镗孔深度。
磨 C彻底
硬质合金立铣刀是加工中最昂贵的刀具，同时也是金属去除率最高的刀具。应尽量选择小直径、高齿密度的刀具，以实现最高的生产效率。同时，所用的合金刀片需要具有多个切削刃，以最大限度地降低加工成本。在大规模使用之前，必须进行多次加工对比和现场加工试验，并根据加工结果选择最具性价比的铣刀。
工具 Holders
在加工中心中，各种刀具都安装在刀库上，并能随时按照程序规定进行选刀和换刀动作。因此，必须使用标准刀柄，以便将钻、镗、扩、铣削等工序中使用的标准刀具快速、准确地安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。
目前我们使用的进口或国产加工中心的刀柄大多采用日本MAS403BT标准，但部分进口设备也采用ANSIB5.50CAT标准。锥柄尺寸有30、35、40、45、50、60等，国产较常用的是BT40、BT50刀柄。各厂家生产样本几乎涵盖了所有刀柄形式，但多数厂家只有BT40、BT50刀柄有库存。因此，在订购机床时确定刀柄形式非常重要。尽量使用通用刀柄，在一个公司内部，所有机床都应使用标准刀柄。这样，机床刀柄的配备、机床间的借刀、备用刀具都比较简单。
在经济型数控机床加工中，由于刀具的刃磨、测量、更换等工作大多由人工完成，耗时较长，因此必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：
- 尽量减少工具的数量。
- 刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤。
- 粗加工和精加工的工具应分别使用，即使是相同尺寸的工具。
- 先铣，后钻。
刀具的耐用度和精度与刀具的价格息息相关。必须注意的是，大多数情况下，选择好的刀具虽然会增加刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，可以大大降低总体加工成本。刀具的发展日新月异，每年都有许多新刀具、新加工方法出现，我们要大胆尝试，技术的进步会大大提高加工效率。
提高加工效率
在机械加工过程中，合理选择切削用量是提高加工效率的重要因素。合理选择切削用的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。切削用量应根据机床手册、切削用量手册，结合经验确定。具体应考虑以下因素。
切削深度ap。在机床、工件、刀具的刚性允许的情况下，ap等于加工余量，这是提高生产率的有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留有一定的精加工余量。数控机床的精加工余量可以比普通机床略小。
切削宽度L。通常，L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。在经济型数控机床加工过程中，L的一般范围为L=(0.6~0.9)d。
切削速度五、提高切削速度也是提高生产效率的有效措施，但切削速度与刀具耐久性关系密切。随着切削速度的提高，刀具耐久性会急剧下降，因此切削速度的选择主要取决于刀具耐久性。此外，切削速度还与加工材料密切相关。例如，使用立铣刀铣削30CrNi2MOVA合金时，切削速度约为8米/分钟；而使用同一立铣刀铣削铝合金时，切削速度可以选择200米/分钟以上。
不同刀具制造商提供的刀具切削速度差别很大，应尽可能选择切削速度高的刀具，以充分发挥数控设备的性能，提高加工效率。例如，在钻孔加工中，有两种U型钻头可供选择，它们的进给量相同，但一种采用1000rpm的转速，另一种采用3000rpm的转速，显然它们的钻孔效率之比为1：3，差别很大。实验表明，提高切削速度20%可使每个零件的总成本降低15%；如果降低切削速度，刀具寿命提高50%，则每个零件加工的总成本仅降低1%。
主轴转速n（r/min）。主轴转速一般根据切削速度v选择。数控机床控制面板上一般设有主轴转速调节（倍频）开关，可在加工过程中按整数倍数调整主轴转速。
进给速度Vf。Vf应根据零件的加工精度、表面粗糙度要求以及刀具和工件材料选择。增大Vf也可提高生产效率。当表面粗糙度要求较低时，V应较大。加工过程中，Vf可通过机床控制面板上的调节机构手动调节，但最大进给速度受设备刚度和进给系统性能的限制。
数控铣刀的选择是综合考虑各种影响因素的结果。在遵循基本原则的前提下，根据具体情况选择合适的刀具。同时，结合所选刀具和设备的实际情况，合理选择加工参数，以最大限度提高加工效率，降低总加工成本。同时，任何当时被认为是最佳的选择并非一成不变，应根据加工中遇到的问题以及新的加工方法和刀具的发展及时调整。
