1.4　数控加工常用刀具

（1）数控车刀的种类和用途

车刀是应用最广的一种单刃刀具。按用途不同分，在数控车床上使用的刀具有外圆车刀、端面车刀、内孔车刀（镗刀）、钻头、切断刀、螺纹加工刀具等，其中以外圆车刀、镗刀、钻头最为常用。

①外圆车刀　常用外圆车刀如图1-21所示，用于粗车或精车外回转表面（圆柱面、圆锥面或螺纹面等）。图中标号1所示为90°偏刀，主偏角为90°，径向力较小，故适用于加工阶梯轴或细长轴零件的外圆面和肩面。图中标号2所示为弯头车刀，一般主、副偏角均做成45°，它不仅可车削外圆，还可车削端面及倒角，通用性较好。图中标号3所示为螺纹车刀。

②端面车刀　端面车刀如图1-22所示，用于车削垂直于轴线的平面。一般端面车刀都从外缘向中心进给，如图1-22（a）所示，这样便于在切削时测量工件已加工面的长度。若端面上已有孔，则可采用由工件中心向外缘进给的方法，如图1-22（b）所示，这种进给方法可使工件表面粗糙度降低。图1-22中所示f为切削方向。

③内孔车刀（镗刀）　内孔车刀如图1-23所示，图中标号1所示内孔车刀可用于车削通孔，标号2所示刀具用于车削盲孔，标号3所示刀具用于切割凹槽和倒角。内孔车刀的工作条件较外圆车刀差，这是由于内孔车刀的刀杆悬伸长度和刀杆截面尺寸都受孔的尺寸限制，当刀杆伸出较长而截面较小时，刚度低，容易引起振动。

④切断刀（切槽刀）　切断刀如图1-24所示，用于从棒料上切下已加工好的零件，或切断较小直径的棒料，也可以切窄槽。

车刀按结构可分为整体式车刀、焊接式车刀、机械夹固式车刀（又分为机夹可重磨式车刀和可转位式机夹车刀）和成形车刀。所谓焊接式车刀，就是在碳钢刀杆上按刀具几何角度的要求开出刀槽，用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内，并按所选择的几何参数刃磨后使用的车刀。机夹可重磨式车刀是采用普通刀片，用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上使用的车刀。可转位式机夹车刀如图1-25所示，是使用可转位刀片的机夹车刀，一条切削刃用钝后可迅速转位换成相邻的新切削刃，即可继续工作，直到刀片上所有切削刃均已用钝，刀片才报废回收，更换新刀片后，车刀又可继续工作。成形车刀是加工回转体成形表面的专用刀具，主要用于加工批量较大的中、小尺寸带成形表面的零件。其中可转位车刀的应用日益广泛，在车刀中所占比例逐渐增加。

（2）数控铣刀的种类和用途

铣刀是多刃刀具，它的每一个刀齿相当于一把车刀，其切削基本规律与车削相似，但铣削是断续切削，切削厚度和切削面积随时在变化，因此铣削具有一些特殊性。铣刀在旋转表面上或端面上具有刀齿，铣削时铣刀的旋转运动是主运动，工件的直线运动是进给运动。数控铣床常用的铣刀有立铣刀、键槽铣刀、球头铣刀、镶齿端铣刀和其他成形刀具等。

①立铣刀　立铣刀一般有三到四个刀齿，如图1-26所示，圆柱上的切削刃是主切削刃，端面上分布着副切削刃，它是数控铣床上用得最多的一种刀具。立铣刀工作时只能沿刀具的径向进给，而不能沿铣刀的轴线方向作进给运动。立铣刀有直柄的和锥柄的两种，直柄立铣刀的直径较小，一般小于20mm；直径较大的为锥柄，锥柄立铣刀多为镶齿式。立铣刀多用于加工沟槽、小平面、台阶面等。用立铣刀铣槽时槽宽有扩张，故应取直径比槽宽略小的铣刀。

②键槽铣刀　键槽铣刀用于铣削圆头封闭键槽，如图1-27所示，既像立铣刀，也像钻头，它有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端刃为完整刃口（延至中心），齿数少，螺旋角小。工作时可以纵向进给，也可以轴向进给。加工键槽时先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。

③球头铣刀　球头铣刀（图1-28）用于加工曲面，但加工曲面较平坦的部位应采用环形铣刀（也称为牛鼻刀）。

④镶齿端铣刀　镶齿端铣刀用于加工较大的平面。刀齿主要分布在刀体端面上，还有部分分布在刀体周边，一般在刀齿上装有硬质合金刀片，可以进行高速铣削，以提高效率。

（3）孔加工刀具的种类和用途

孔加工刀具按其用途可分为两大类。一类是钻头，它主要用于在实心材料上钻孔（有时也用于扩孔），根据钻头构造及用途不同，又可分为麻花钻、扁钻、中心钻及深孔钻等；另一类是对已有孔进行再加工的刀具，如扩孔钻、铰刀及镗刀等。

①麻花钻　麻花钻是一种形状复杂的孔加工刀具，它的应用较为广泛。常用来钻精度较低和表面较粗糙的孔。用高速钢钻头加工的孔精度可达IT11～IT13级，表面粗糙度可达6.3～25μm；用硬质合金钻头加工时则分别可达IT10～IT11级和3.2～12.5μm。

②中心钻　中心钻用于加工中心孔，它有三种型式：中心钻、无护锥60°复合中心钻及带护锥60°复合中心钻。

中心钻在结构上与麻花钻类似。为节约刀具材料，复合中心钻常制成双端的。钻沟一般制成直的。复合中心钻工作部分由钻孔部分和锪孔部分组成。钻孔部分与麻花钻同样，有倒锥度及钻尖几何参数。锪孔部分制成60°锥度，保护锥制成120°锥度。复合中心钻工作部分的外圆须经斜向铲磨，才能保证锪孔部分与锪孔部分和钻孔部分的过渡部分具有后角。

③深孔钻　一般深径比（孔深与孔径比）为5～10的孔即为深孔。加工深径比较大的深孔可用深孔钻。深孔钻的结构有多种型式，常用的主要有外排屑深孔钻、内排屑深孔钻、喷吸钻等。

④扩孔钻　扩孔钻用于已有孔的扩大，一般加工精度可达IT10～IT11级，表面粗糙度可达3.2～12.5μm，通常用作孔的半精加工刀具。

扩孔钻的类型主要有两种，即整体锥柄扩孔钻和套式扩孔钻。

⑤锪钻　锪钻用于加工各种埋头螺钉沉头座、锥孔、凸台面等。

⑥镗刀　镗刀用来扩孔及用于孔的粗、精加工。镗刀能修正钻孔、扩孔等上一工序所造成的孔轴线歪曲、偏斜等缺陷，故特别适用于要求孔距很准的孔系加工。镗刀可加工不同直径的孔，镗孔可在车床、铣床、钻床、镗床上进行。

根据结构特点及使用方式，镗刀可分为单刃镗刀、多刃镗刀和浮动镗刀等。

⑦铰刀　铰刀用于中小孔的半精加工和精加工，也常用于磨孔或研孔的预加工。铰刀的齿数多、导向性好、刚性好、加工余量小，工作平稳，一般加工精度可达IT6～IT8级，表面粗糙度可达0.4～1.6μm。

（4）螺纹加工刀具的种类和用途

在各种传动机构、紧固件和测量工具等很多方面，都广泛应用螺纹。根据螺纹的形状、表面粗糙度、公差等级和生产批量的不同，其加工方法及所采用的刀具也各不相同。按加工螺纹的方法不同，螺纹刀具可分为以下几类。

①螺纹车刀　它的结构简单，齿形容易制造准确，加工精度较高，通用性好，可以用来加工各种尺寸形状的内、外螺纹。螺纹车削需多次走刀才能切出完整的螺纹廓形，故生产效率低；加工质量主要决定于工人技术水平、机床精度和刀具本身的制造精度，适用于中、小批量及单件螺纹的加工。

②丝锥　丝锥主要用于加工直径为1～52mm的圆柱形及圆锥形内螺纹。丝锥的本质是一个加了切削刃的螺栓，因结构简单、制造使用方便，故在中小批生产中应用甚广。

③螺纹铣刀　用于加工圆柱形及圆锥形内、外螺纹，生产效率高，特别适合于加工直径较大的螺纹。常见的螺纹铣刀有盘形铣刀和梳形铣刀，多用于螺纹的粗加工。

（5）数控刀具的选择

数控机床刀具可分为标准刀具和专用刀具两大类。应尽量减少使用专用刀具，而多选用通用标准刀具或标准刀具组合体。

在选用数控刀具时，一般遵循如下原则：

①为了提高刀具的耐用度和可靠性，应尽量选用各种高性能、高效率、长寿命的刀具材料制成的刀具，例如各种超硬材料（人造金刚石、立方氮化硼、高性能复合陶瓷）制成的刀具，即使选用通用的高速钢（W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2）与硬质合金刀具时，也应尽量选用有涂层的型号。在使用前，刀片须经过严格检验。

②应选用机夹可转位刀具结构。现行的可转位车刀国家标准（GB 5343—2007）中规定的刀具品种，由于其刀尖位置精度要求较低，因此只适用于带有快换刀夹的数控机床。这是因为刀具上刀尖位置的制造误差，可通过快换刀夹和刀具一起在机外预调时得到补偿。如果要求刀具不经过预调使用，则应选用精密级可转位车刀或精化刀具。

③为了集中工序、提高生产率、保证加工精度，应尽可能地选用复合刀具。其中，以孔加工复合刀具使用最为普遍。

④精加工孔时，可采用镗孔或铰孔工艺。由于镗刀结构简单，刃磨和调整方便，因此只要在镗杆刚度足够的条件下，应尽量采用镗刀。尤其是当孔径大于80mm时，更宜采用镗刀加工。

⑤应尽量选用各种高效刀具，如高刚性麻花钻、钻扩四刃钻、硬质合金单刃铰刀、精密微调镗刀、波形刃立铣刀等。