選擇最佳刀具是保證切削加工獲得成功的一項(xiàng)關(guān)鍵工作，而且是一項(xiàng)需要反復(fù)進(jìn)行的經(jīng)常性工作，它直接影響到加工循環(huán)時(shí)間和加工車間的競(jìng)爭(zhēng)力。

    一家典型的超市通常有48,750個(gè)存貨單元（SKU），以及35種不同的豆類罐頭。現(xiàn)在想象一下，一家大型刀具制造商的刀具產(chǎn)品，光是英制尺寸的品種規(guī)格就超過(guò)40,000個(gè)存貨單元（就像超市的各種豆類罐頭一樣）。單從數(shù)量上看，與選擇最佳刀具相比，挑選最佳豆類罐頭簡(jiǎn)直就是小菜一碟！選擇刀具就是要挑選出與加工機(jī)床相匹配，并能在最短的加工循環(huán)時(shí)間內(nèi)，以最低的成本和最高的質(zhì)量切削加工出零件特征的刀具。以下是選擇金屬切削刀具時(shí)需要考慮的一些主要因素。

    （1）最重要的刀具

    如果任何一種刀具停止工作，生產(chǎn)都會(huì)出現(xiàn)停頓。但這并不意味著，應(yīng)該對(duì)每種刀具都予以同等關(guān)注。切削時(shí)間最長(zhǎng)的刀具將對(duì)加工循環(huán)時(shí)間產(chǎn)生最大的影響，因此，在正常情況下，應(yīng)該對(duì)這種刀具予以最大程度的重視。還需要額外關(guān)注那些切削加工重要零件特征和精度要求最高尺寸的刀具。此外，對(duì)那些最有可能產(chǎn)生不易控制切屑的刀具（如鉆孔、切槽和加工螺紋的刀具），也需要給予更多重視，因?yàn)椴焕硐氲那行既菀自斐杉庸ねｎD。

    （2）與加工機(jī)床相匹配

    刀具分為左手刀具和右手刀具，因此，正確選擇刀具的左右手非常重要。通常，右手刀具適用于主軸逆時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)床，而左手刀具適合主軸順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)床。如果你有幾臺(tái)車床——其中一些使用左手刀具，另一些既能使用右手刀具，也能使用左手刀具——?jiǎng)t應(yīng)選用左手刀具。對(duì)于銑刀，人們大都傾向于選用懸伸量較大的刀具。雖然大懸伸量銑刀可以覆蓋更大的零件加工范圍，但這種選擇會(huì)降低刀具的剛性，增大刀具撓曲變形，降低切削速度，并更容易發(fā)生顫振。還要注意，機(jī)床的換刀機(jī)械手對(duì)刀具的尺寸和重量有一定的限制。如果你選擇冷卻液通過(guò)主軸的內(nèi)冷卻加工機(jī)床，則應(yīng)選用同樣具有內(nèi)冷卻功能的刀具。

    （3）與工件材料相匹配

    被加工材料以碳鋼居多，因此，大部分刀具都是為了更好加工碳鋼而設(shè)計(jì)的。刀具牌號(hào)的選擇取決于被切削材料。對(duì)于各種非鋼鐵材料——如高溫合金、鈦合金、鋁合金、復(fù)合材料、塑料、純金屬等——刀具制造商設(shè)計(jì)制造了系列刀具夾頭和配套的刀片幾何形狀。如果要切削加工這些材料，就要了解為加工這些材料而專門設(shè)計(jì)的刀具的相關(guān)信息。

    （4）刀具的大小

    選擇刀具時(shí)常犯的錯(cuò)誤是：所選的車刀太小、銑刀太大。大尺寸車刀的剛性更好；而大尺寸銑刀的價(jià)格更昂貴，并要將更多時(shí)間花在空切上。一般而言，刀具尺寸越大，其成本也越高。

    （5）選擇可轉(zhuǎn)位刀具還是可重磨刀具

    對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，答案很簡(jiǎn)單：盡量避免刃磨刀具。除了某些鉆頭、立銑刀等少數(shù)例外，應(yīng)該選用刀片式或可轉(zhuǎn)位刀具（在有供貨的情況下）。與可重磨刀具相比，可轉(zhuǎn)位刀具可以節(jié)省勞動(dòng)力成本，并獲得更可靠、更一致的加工結(jié)果。

    （6）刀具材料與牌號(hào)

    刀具材料和牌號(hào)的選擇與工件材料以及機(jī)床的速度和進(jìn)給率限制密切相關(guān)。對(duì)于某一類工件材料，應(yīng)選擇通用性最好的刀具牌號(hào)（極有可能是某種涂層牌號(hào)）。可以利用刀具制造商編制的牌號(hào)選擇圖表。一種常見(jiàn)的錯(cuò)誤是利用某種牌號(hào)對(duì)照?qǐng)D表來(lái)解決刀具壽命問(wèn)題。如果你所用的刀具壽命不理想，而你又選擇與其最相似的牌號(hào)，可能會(huì)獲得同樣糟糕的加工結(jié)果。解決刀具壽命問(wèn)題需要關(guān)注其失效模式。

    （7）功率要求

    指導(dǎo)原則是“物盡其用”。如果你購(gòu)買了一臺(tái)20馬力的機(jī)床，就應(yīng)該選擇需要使用其有效功率80％的刀具和切削參數(shù)（在工件和夾具允許的情況下）。尤其要注意機(jī)床用戶手冊(cè)中的功率/轉(zhuǎn)速表。選擇為在該機(jī)床的有效功率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳切削而設(shè)計(jì)的刀具。

    （8）切削刃的數(shù)目

    對(duì)這個(gè)問(wèn)題的回答是“多多益善”。通常，將車刀切削刃的數(shù)目增加一倍，其成本增加卻不到一倍。在過(guò)去十年中，切槽、切斷刀片和某些銑刀片的設(shè)計(jì)有了很大改進(jìn)，每個(gè)刀片上的切削刃數(shù)目翻了一番。用具有多達(dá)16個(gè)切削刃的新型銑刀片取代只有4個(gè)切削刃的傳統(tǒng)銑刀片的情況屢見(jiàn)不鮮。有效刀齒的數(shù)目對(duì)機(jī)床工作臺(tái)的進(jìn)給速度和生產(chǎn)率具有直接的影響。

    （9）選擇單件式設(shè)計(jì)還是模塊化結(jié)構(gòu)

    小型刀具最適合采用單件式設(shè)計(jì)，而較大的刀具則更適合選擇模塊化設(shè)計(jì)。當(dāng)較大的刀具失效時(shí)，用戶希望需要更換的部件是比較小、最便宜的部件，對(duì)于切槽和鏜削刀具尤其如此。

    （10）選擇單一用途刀具還是多功能刀具

    一般來(lái)說(shuō)，工件批量越小，越適合用多功能復(fù)合刀具加工。例如，一把復(fù)合刀具能夠完成鉆孔、車削、鏜孔、螺紋加工、倒棱等多種切削功能。此外，工件越復(fù)雜，越適合采用多功能刀具加工。一臺(tái)機(jī)床只有在刀具切削時(shí)才能創(chuàng)造效益，因此應(yīng)盡量減少換刀等輔助工時(shí)。

    （11）選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具還是專用刀具

    隨著數(shù)控加工的普及，人們普遍認(rèn)為，零件的形狀可以通過(guò)加工編程——而不是刀具設(shè)計(jì)——來(lái)實(shí)現(xiàn)，這意味著專用刀具的使用會(huì)越來(lái)越少。然而，如今仍然有大約15％的大批量加工刀具是專用刀具。其原因在于，專用刀具能達(dá)到精確的尺寸要求、減少工序和節(jié)省加工時(shí)間。如果你需要大批量加工零件，可以考慮專用刀具在縮短加工循環(huán)時(shí)間上具有的潛在優(yōu)勢(shì)。隨著按需定制生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)刀具與專用刀具在刀具成本和交貨期上的差距正在逐步縮小。

    （12）切屑控制

    必須牢記，你的目的是制造零件，而不是生產(chǎn)切屑。顯然，切屑可以反映刀具的切削狀態(tài)，但一般而言，人們往往對(duì)切屑存在一種偏見(jiàn)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)人都沒(méi)有受過(guò)解讀切屑的訓(xùn)練。應(yīng)該重視這樣一條準(zhǔn)則：“好”切屑不會(huì)干擾加工，而“壞”切屑則會(huì)干擾加工。切削刀片上都有根據(jù)進(jìn)給率——從輕載精加工到重載粗加工——而設(shè)計(jì)的斷屑槽和卷屑臺(tái)。切屑越小，斷屑就越困難。加工韌性好的工件材料時(shí)，切屑控制比較困難。雖然你無(wú)法改變材料的特性，但你可以改變所選的刀具、切削速度、進(jìn)給量、切削深度、刀尖圓弧半徑等。

    （13）加工編程

    一旦確定了刀具、工件和CNC數(shù)控機(jī)床，就需要定義刀具路徑。如果你了解機(jī)床編碼的基本方法，并有先進(jìn)的CAM軟件包，編制刀具路徑并不困難。編程時(shí)，必須考慮刀具的特點(diǎn)（如斜坡角度、切削方向、進(jìn)給量和切削速度）。對(duì)于每種金屬切削刀具，都有可以縮短加工循環(huán)時(shí)間、改進(jìn)切屑控制和減小切削力的各種編程技巧。采用先進(jìn)的CAM軟件包可以大幅減少編程工作量和提高編程效率。

    （14）選擇新式的創(chuàng)新刀具還是商品化的成熟刀具

    按照目前的進(jìn)展速度，切削刀具的生產(chǎn)率大約每過(guò)十年就要翻一番。如果你考察一下十年前的刀具使用建議，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的刀具切除切屑的速度提高了一倍，而消耗的功率減少了30％。新型刀具大多是用強(qiáng)度和韌性更好的硬質(zhì)合金牌號(hào)制成，可以采用更高的切削速度，產(chǎn)生的切削力更小。新型刀具上有更高效的斷屑槽，刀片牌號(hào)對(duì)加工類型的敏感性較低，具有更好的通用性。新型刀具正越來(lái)越多功能化和模塊化——這兩種趨勢(shì)有利于降低庫(kù)存需求和拓展加工能力。為一些新的加工方法——如插車、大進(jìn)給銑削、高速切削、最小量潤(rùn)滑（MQL）、硬車削等——開發(fā)的刀具層出不窮。基于這些原因和其他一些理由，你需要與時(shí)俱進(jìn)，采用最佳做法，跟上刀具技術(shù)的最新進(jìn)展，否則你就有過(guò)時(shí)落伍的危險(xiǎn)。

    （15）刀具價(jià)格

    刀具的價(jià)格固然重要，但卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有刀具的加工成本重要。價(jià)格是你為刀具本身付的錢，而刀具的真實(shí)成本是其生產(chǎn)率的函數(shù)。價(jià)格最便宜的刀具往往也是加工成本最高的刀具。刀具價(jià)格通常僅占零件加工總成本的3％。因此，應(yīng)主要關(guān)注刀具的生產(chǎn)率，而不是其采購(gòu)價(jià)格。

    （16）現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持

    在美國(guó)，大約有4,000名訓(xùn)練有素的工廠刀具專家。他們可以訪問(wèn)數(shù)以百計(jì)的加工車間，幫助加工人員在不同的材料與機(jī)床組合中高效加工各種零件。切削加工正在成為一門精確的科學(xué)，但卻無(wú)法完全取代經(jīng)驗(yàn)的作用。作為銷售刀具的附加條件，刀具專家的服務(wù)是免費(fèi)的，他們甚至可能會(huì)提供刀具，免費(fèi)進(jìn)行切削試驗(yàn)。一位經(jīng)驗(yàn)豐富的工廠刀具專家能夠?qū)τ脩暨x擇刀具提供最佳的、往往具有指導(dǎo)性的幫助。

    每種金屬切削加工都有其自身獨(dú)特的挑戰(zhàn)，在選擇刀具的過(guò)程中，必須仔細(xì)予以考慮。由于即使在同一個(gè)刀具品牌中，也可以有多種不同的刀具選擇方案，因此，有時(shí)選刀可能是一項(xiàng)棘手的任務(wù)。為了協(xié)助用戶選擇刀具，一些刀具制造商提供了各種形式的輔助措施，如按顏色編碼的產(chǎn)品包裝、選刀圖表、加工技術(shù)指南，以及基于計(jì)算機(jī)的選刀軟件程序。

    選擇刀具時(shí)，切記要從所有可能的備選方案中進(jìn)行篩選，不要將選擇范圍只局限于那些自己熟悉的刀具。要做到這一點(diǎn)，就需要不斷拓展對(duì)新型刀具的相關(guān)知識(shí)，盡可能廣泛地了解各種刀具信息。為了使自己與時(shí)俱進(jìn)，你可以與刀具制造商或經(jīng)銷商代表保持聯(lián)系、索取最新的刀具樣本或產(chǎn)品光盤、參觀與刀具相關(guān)的展覽會(huì)、閱讀行業(yè)雜志、參加刀具技術(shù)培訓(xùn)班和研討會(huì)、經(jīng)常訪問(wèn)刀具制造商的企業(yè)網(wǎng)站、訂閱刀具制造商的社交網(wǎng)絡(luò)、關(guān)于刀具的微博新聞和博客文章等。