关于机械数控加工过程中刀具的合理使用控制和研究

李丽辉

摘要：随着我国经济的不断发展，制造水平不断提升，为了实现经济效益与社会效益的统一各行各业开始追求“高效低成本”，力求在实际进行工业生产的过程中利用先进工艺，提高生产效率。在机械数控加工这一生产活动中，刀具的合理使用、合理控制都将直接影响机械数控加工的经济效益。文章也将研究着力点放在这一角度，将机械数控加工过程中的刀具作为研究对象，从钻削原理、刀具使用特征、刀具研磨、过程控制四个大方面入手，探析如何在机械数控加工过程中合理使用、控制刀具，以供参考。

关键词：机械数控加工;刀具;合理使用;控制

中图分类号：TN41                                        文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）05-0070-02

0  引言

相比较于普通车床而言，数控车床在多个方面具有明显优势，如加工精度、生产效率等。数控车床逐渐成为机械生产的重要手段，提升数控车床的工作效益成为广大工作人员的思考重点。影响数控车床工作效益的一大重要工具即刀具，刀具的质量、使用、控制都将直接影响机械数控车床的运行稳定以及运行安全。因此，在推进数控车床机械生产的过程中相关工作人员必须重视刀具的使用与控制，这样才能够在保障安全性的同时提高经济效益，适应时代发展需要。

1  刀具的发展历史

随着人类文明的进步，经济的高速发展，刀具的使用越来越广泛，在机械数控加工过程中具有重要作用。要想合理地使用、控制、研究刀具，首先我们应当对刀具的发展历史有着初步的了解，即从历史入手为后续控制使用做好铺垫。

刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等及其发展而来。在1783年，法国勒内率先制作成功铣刀，在1792年，英国的莫兹利又指出了丝锥和扳牙，在逐渐发展中到了1923年，德国的施勒特尔发明了硬质合金。再到1929年，瑞士山特维克钢厂利用化学气象沉淀法生产出了碳钛涂层硬质合金刀片。

从刀具的发展史入手，我们能够看到人们对刀具的使用以及需求发生了越来越高的变化，既要求其强度、韧性、硬度、耐磨性，又要求其使用有效性以及控制有效性。

2  鉆削原理

要想合理的使用、控制刀具，首先我们必须明确刀具在数控车床机械加工过程中的具体使用，即钻削原理。机械数控机床在进行产品生产，即自身运转的过程中其刀具部分会快速旋转，当刀具接触到需要钻削的材料时，会对材料产生一个强大的钻削压力，随着压力的逐渐增大，作用点的精确且到位，钻削目的则会达到。

当然，在操作的过程中材料本身和刀具之间二者紧密贴合。钻削的过程中产生较大压力的同时二者之间也产生较大的摩擦，材料的温度会不断提升[1]。不同的材料会因为其材质而产生不同的温度变化，倘若不能够有效地针对钻削的对象即材料以及刀具的磨合情况做及时的观察、控制、处理，就会导致材料的温度失控，最终影响到机械数控机床的使用安全性。且我们提到，不同的加工材料在“被加工”时会出现不同的温度，因此工作人员应当选择合适的控制方法，既要根据材料和刀具之间摩擦产生的硬度改变情况做细致分析，又要适当的对加工材料的切割面积做及时且有效的控制。这样才能够真正保障加工工作的顺利进行，才能够合理的利用、使用刀具。

3  刀具使用特征

要想合理的使用与控制刀具，首先必须明确相较于普通机床而言机械数控机床使用的刀具究竟有何差别，只有明确其刀具本体的特殊性，才能够在使用的过程中更为精准且具体的使用与控制。

机械数控机床使用的刀具，其具体特征表现如下特征。

①刚性好，尤其是在粗加工的过程中刀具的使用特征更为明显;②精度高，能够针对性对应到具体的实际钻削、切割工作中;③抗震性好，能够很好地抵抗摩擦和压力;④互换性，在刀具破损后能够及时的根据机械加工的需要进行刀具的更换;⑤寿命长，切削的过程中能够有效的根据材料进行刀具尺寸的调整，不会造成“不对位”情况的发生，折损刀具的使用寿命;⑥可靠性强，能够在断屑、卷屑中拥有良好的可靠性。

在充分了解刀具实用特性的基础上把握刀具的特点，在后续开展刀具管理与使用时便有了基本的参照标准，从标准出发将刀具本身的特点保持，这便是有效管理与控制的最终目的，也是服务于机械数控机床加工的目的。

4  刀具研磨

上述我们也提到，随着刀具的不断使用，刀具会出现各种各样的问题，如磨损度加大、摩擦加剧等，导致机械数控机床中的刀具使用优点逐渐下降。就具体的刀具的磨损典型阶段进行分析，它包括初期磨损、正常磨损、急剧磨损，且刀具的磨损状况会因为加工不同的材料以及刀具本身不同的性质而产生不同的磨损状态。就机械车床加工过程中的实践研究，一般在使用刀具加工高Tg、无卤素、陶瓷以及厚铜板等材料时刀具的使用磨损状况将会更为突出，若在后续使用和管理这类刀具时，往往会导致刀具快速进入到极具磨损状态，这样会影响刀具的使用，更会影响产品的质量。

为合理利用刀具，发挥刀具的特殊优势。在使用刀具完成工作时要定期的检查刀具，同时就有问题的刀具进行研磨，这样能够通过研磨的方式促使刀具恢复原本的使用效率。同样在使用刀具进行产品生产的过程中，工作人员应当根据所加工的材料进行刀具的参数调整，要保证刀具在使用过程中能够处于“正常磨损”状态，这样刀具才能够发挥自身的作用，这样刀具研磨才能够有方向，且具体、科学、有效的顺利进行。

当然，研磨也不是随便进行的，它需要工作人员对刀具的研磨量进行一定的把控。一般来说刀具的研磨频率应当在30～50μm/次[2]。并且研磨后的刀具和研磨前的刀具本身有了区别，因此不能进行统一管理，要适当的进行刀具分类管理。这样才能够保证每一个刀具对应每一个使用、对应每一个保存与每一个管理，避免刀具使用过程中出现隐患。

此外，工作人员也应当积极思考这一问题，即为什么刀具会造成这样的磨损和破坏。一般来说刀具的磨损和破坏处于非正常状态下是因为使用者在使用过程中存在问题，才会导致刀具的非正常磨损。所以，在进行刀具研磨的过程中工作人员也应当及时就刀具磨损和破坏情况进行及时的思考处理，纠正使用错误，引导正确使用，进而进一步增强刀具的使用寿命。

5  过程控制

在机械数控加工过程中，对工作人员的刀具使用技术有着更高的要求。包括对孔位精度、孔壁粗糙精度、孔边毛刺等多个考虑内容，这些因素直接影响着刀具的使用。因此，要想合理的利用与控制刀具，工人就必须对刀具的使用过程进行必要的控制，从如下几个角度入手：

5.1 检验刀面光滑情况  在使用刀具进行生产的过程中，工作人员必须随时随地的对刀具的表面光滑程度进行检验，如在生产之前、在生产间歇、在生产之后，以便及时发现问题。当刀具磨损严重时整个刀面的光滑程度也会受到影响，倘若不及时处理，后续继续进行任务加工时产品的生产也会因此而受到影响。因此，在控制使用刀具时必须及时就刀具的光滑程度进行检测。

刀具的光滑程度检测实际上是有一个相对详细的质量标准。一般来说经验相对丰富的老员工能够直接按照检测所得结果与额定数据进行比较，直接比较出相对清晰的数据，从而根据数据分析出全面的影响因素影响，及时就数据进行调控。当然，一些新工人不具备这样的能力，则可以通过质量标准按部就班的对照来分析数据，检测刀面的光滑情况[3]。

影响刀具光滑程度的因素有很多，包括刀具质量问题、刀具使用情况、刀具热量散发等。倘若是相对简单的问题，工人可以及时就问题进行调控处理。倘若影响刀具光滑情况的问题组成相对复杂，那么工人则应当从多个角度来进行配合检测，及时的解决问题。当然，在日常的机械数控机床使用过程中，为了保证刀面的光滑程度，也应当做好必要的预防解决措施。

5.2 控制刀具锋利程度  数控机床的刀具锋利程度将会直接影响材料的切割效果，也是过程控制的重要内容。这要求工人在使用机械数控机床工作的过程中要定期对刀具的锋利程度进行监测，及时观察刀具是否在使用过程中存在锋利度不均匀的情况，避免在使用过程中影响后续产品的生产效果。或“临时抱佛脚”，进行及时检修，影响工作进度。

刀具的锋利度检验需要专门的、具有丰富技术经验的工作人员来完成，需要利用放大镜来进行检验，且在后续研磨刀具后也必须就刀具当下的锋利度情况进行二次检测。这样的检测主要将着力点放在观察刀刃部分是否有细小的缺陷，观察刀具的损坏密集程度等。这里所受的放大镜需要用X80倍的放大镜进行刀具检查，这一技术型方法必须通过专业的工作人员来完成，才能确保刀具的锋利程度满足产品生产需要。

当然，这也对工作人员提出了一定的工作要求。即在进行锋利度检测的过程中必须严格按照刀具的锋利度标准进行，要认真、细致，做好检查准备工作，及时进行锋利度检测结果的登记，避免出现遗漏，确保每一次锋利度检测到位。

5.3 检查参数调整情况  在使用机械数控机床加工的过程中，工人必须对其参数进行必要的检验活动。因为在数控机床运转的过程中经常会出现参数的错误，或参数的不搭配。当检查的过程中发现参数与额定数额不符合时必须及时作出调整，否则会影响产品的生产，甚至会造成安全隐患。

生产任务的不同对刀具的参数要求也有所不同，刀具的参数必须根据生产要求调整与转变。而参数的调整实际上很难由人为进行精准控制，这会导致在确定参数时发生错误。因此，为解决这一问题可以使用自动化控制系统进行标准调节。目的是及时的发现数控机床加工中存在的参数不匹配问题，及时发现参数的误差，进行的调整。刀具在使用一段时间后会因为各种因素而造成原有既定参数的变化，这也决定了工人必须阶段性的进行参数检查，避免出现较大的参数不匹配问题发生[4]。

只有确保参数与产品生产的相关要求相匹配，这样刀具才能够在使用过程中更好的发挥自身的稳定性，才能够科学且合理的展开加工任务，防止刀具出现过分的磨损情况，将其控制在相对合理的范围之内。

5.4 检查管控体系完整性  检验钻孔以及刀具的管控体系是否完善也是过程控制的重要内容，需要工作人员及时检查、及时调节控制。正如同企业管理一样，即使在刀具使用这一小的范畴内，也必须具备相对完全且有效的监控体系。

第一，要对刀具的研磨和检查工作做到有效管控。明确具体的检查、研磨次数，对每一次的返修情况作出记录。这样能够做到“心中有数”，也能够避免出现刀具研磨和使用的问题;第二，要对钻孔工作进行必要且有效的管控，及时的对刀具进行复检。当复检出现问题时，无论是多么细小的问题都需要进行处理，而不是忽略。避免在实际过程中因为一些细小的问题而影响刀具作用的發挥，致使后续不合格刀具应用在机械数控车床加工工作中。

6  结束语

正如上述所说，数控车床机械加工过程中刀具的合理利用与控制实际上是一个系统的过程。它需要把握其钻削原理，在此基础上着眼于细节，进行刀具的研磨、合理的选择、正确的使用、必要的控制。这样才能够真正发挥刀具的积极作用，进一步推动数控车床机械加工工作的开展，在节约成本、提升质量、保证安全的基础上实现“多赢”。

参考文献：

[1]曾林旭.机械数控加工过程中刀具的合理使用控制与研究[J].现代制造技术与装备，2019（04）：92-93.

[2]陈南.关于机械数控加工过程中刀具的合理使用控制与研究[J].内燃机与配件，2018（20）：104-105.

[3]英璐.现代机械数控加工过程中刀具的合理使用控制与研究分析[J].科学与信息化，2017（03）：90-90.

[4]纪龙江，郑威.关于机械数控加工过程中刀具的合理使用控制与研究[J].印刷电路信息，2014（02）：37-41.