刀具选择要领

    选择最佳切削刀具对机加工生产企业的成功至关重要。这也是一项不断反复的工作，并将直接影响到产品加工周期及工厂竞争力。

　　一个普通的超市一般用48,750个单元货位来摆放约35种豆子罐头，可一家刀具企业仅英制规格的刀具就有40,000个。单从数字比较就可以看出，与挑选最合适的刀具相比，选择豆子罐头要简单得多，而挑选刀具则需要考虑与机床的匹配以及利用最短时间最低成本加工出最高品质的零件等因素。下面我们探讨如何进行刀具选择。

　　最重要的刀具

　　任何一把刀具停止工作都意味着生产出现停顿，但这并不表示每把刀具都具有同样重要的地位。切削加工时间最长的刀具对生产周期的影响更大，因此在同等前提下应给予这把刀具更多关注。此外，还应该注意加工关键部件及加工公差范围要求最严格的刀具。对于切屑控制相对较差的刀具，如钻头、切槽刀、螺纹加工刀具也应重点关注，因为切屑控制不佳也可引起停机。

　　与机床和被加工材料相匹配

　　刀具分右手刀及左手刀，因此选择正确的刀具非常重要。通常，右手刀具适合于逆时针旋转（CCW）的机床（沿主轴方向），左手刀具适合于顺时针旋转（CW）的机床。如果有几台车床，一些夹持左手刀具，其他的左右手兼容，那么可以选择左手刀具。对于铣削而言，人们通常倾向于选择通用性更强的刀具，尽管此类刀具涵盖的加工范围更大，但也会即刻损失刀具的刚性，增大刀具的挠曲变形，同时降低了切削参数，更容易引起加工振动。另外，机床更换刀具的机械手对刀具的尺寸及重量也有所限制，若购买的是主轴带内冷却通孔的机床，请选择带内冷却通孔的刀具。 碳钢是机械加工中最常见的被加工材料，因此大多数刀具基于优化碳钢加工而设计，刀片牌号需根据被加工材料进行选择。刀具制造商提供一系列的刀体及相配合的刀片用于加工如高温合金、钛合金、铝、复合材料、塑料及纯金属等非铁材料，当需要加工上述材料时，可选择相匹配材质的刀具。

　　刀具规格、刀具材料及牌号

　　常见的错误是所选的车刀规格太小，铣刀规格太大。大规格的车刀刚性更佳，而大规格的铣刀不仅价格更高，且空切时间更长。总体来说，大规格的刀具价格高于小规格刀具。

　　刀具材料及牌号的选择与被加工材料性能、机床最大速度以及进给量密切相关。为被加工材料组选择更通用的刀具牌号时通常会同时选择涂层合金牌号，可参考刀具供应商提供的“牌号应用推荐图表”。在实际应用中，常见的错误是用替换其他刀具厂家类似的材料牌号来试图解决刀具寿命问题。如果现有的刀具不理想，那么改选接近的其他厂家牌号很可能带来类似结果，要解决问题，必须明确刀具失效的原因。

　　刀具形式选择

　　选择可换刀片式还是重新修磨式刀具：选择时所遵循的原则比较简单，即尽量避免修磨刀具。除了少数钻头和端面铣刀外，在条件允许下，尽量选择可换刀片式或可换刀头式刀具。这能节省劳动力开支，同时获得稳定的加工效果。

　　选择整体式刀具还是模块式刀具：小规格刀具更适合整体式设计，大规格刀具更适合模块式设计。对大规格刀具而言，当刀具失效时，用户往往希望仅仅更换小而且价格不高的部件就可重获新刀具。对于切槽刀及镗刀尤其如此。

　　选择单一刀具还是多功能刀具：工件越小往往越适用复合刀具。例如，一把多功能刀具可复合钻削、车削、内孔加工、螺纹加工和倒角加工。当然，越复杂的工件也越适用于多功能刀具。

　　选择标准刀具还是非标特制刀具：随着数控加工中心(CNC)的普及，大家普遍认为可通过编程来实现工件形状，而不是依靠刀具，因此，不再需要非标特制刀具。而事实上，今天非标刀具仍占总刀具销售数量的15%。采用专用刀具可满足精密的工件尺寸要求，减少工序并缩短加工周期。对于大批量生产而言，非标特制刀具可很好地缩短加工周期、降低成本。

　　选择革新刀具还是常规成熟刀具：以目前先进技术的发展速度来看，切削刀具的生产率每10年就能翻番。对比10年前推荐的刀具切削参数发现，今天的刀具可令加工效率翻倍，切削功率可降低30%。新刀具合金基体更强固，韧性更高，可实现更高切削速度，更低切削力。断屑槽及牌号对应用的专一性更低，通用性更广。同时，现代刀具还增加了多功能性及模块化，这两者共同降低了库存，拓展了刀具应用。刀具发展还带动了新的产品设计和加工理念，如兼具车削和切槽功能的伊斯卡的霸王刀、大进给铣刀，推动了高速加工、微量润滑冷却（MQL）加工及硬车技术等。因此，需要跟进最优选的加工方式，获悉最新的先进刀具技术，否则就有落后的危险。

　　功率要求

　　原则是物尽其用。如果购买了功率为20hp的铣床，那么，在工件及夹具允许的情况下，应选择合适刀具和加工参数使其能实现机床80%的功率运用。需特别留意机床用户手册中的功率/转速表，依据机床功率的有效功率范围选择可实现更佳切削应用的刀具。

　　切削刃数

　　刃数的原则是多多益善。购买带两倍切削刃的车刀并不意味着支付两倍的费用。在过去十年来，先进的设计使得切槽刀、切断刀以及一些铣刀片的切削刃数目也实现了翻番。以带有16个切削刃的刀片铣刀替换原来的仅带4个切削刃的刀片铣刀已不少见，而增加有效切削刃数还直接影响到工作台进给及生产率。

　　切屑控制

　　加工的是工件而不是切屑，但切屑可以清楚地反映出刀具的切削状态。原则是：好的切屑不会破坏加工，不好的切屑正好相反。

　　大多数刀片都有断屑槽，而断屑槽是依据进给率来设计的，无论是轻切削的精加工还是重切削的粗加工。切屑越小，越难以折断。对难加工材料而言，切屑控制是一大难题。尽管不能更换被加工材料，但可以更新刀具，调整切削速度、进给率、切削深度、刀尖圆角半径等等。优化切屑和优化加工是综合选择的结果。

　　编程

　　面对刀具、工件及数控加工机床，往往需要定义刀具路径。理想的情况是：了解基本的机器代码，有先进的CAM软件包。刀具路径必须考虑到刀具特征，如坡走铣角度、旋转方向、进给、切削速度等。每种刀具都有相应的编程技术以缩短加工周期，改进切屑，降低切削力。好的CAM软件包可节省劳动力，提升生产率。

　　价格

　　刀具价格固然重要，却比不上因刀具而付出的生产成本的重要性。虽然刀具有其相应价格，但刀具的真正价值在于为生产率所履行的职责。通常，价格最低的刀具反而是造成生产成本最高的刀具。切削刀具的价格仅占零件成本的3%，因此需关注刀具的生产率，而不是其购买价格。

　　机械加工正发展成为一门专业科学，但经验依旧不可替代。作为对客户的回馈，刀具商的服务是免费的，他们甚至可以免费提供刀具试切。刀具供应商有经验的专家能对用户选择刀具提供最佳的、具有指导性的帮助。

　　伊斯卡在美国有大约4,000位接受过正规切削刀具培训的专业人员，他们带着自己的专业技能拜访过成千上万家工厂，提供支持，实现在各式机床上对不同材料的工件不同部件的加工。