​數控加工中心（xīn）刀具和切削用量的選擇探討

數控機床加工生（shēng）產中，在加工工藝確定的情況下，加工刀具和切削（xuē）用量的合（hé）理選擇是數控加工生產的（de）重要（yào）環（huán）節，是保證數控加工生產效率和表麵加工質（zhì）量的重（chóng）要保證。合理選擇切削用量是切削刀具充分發揮性能的（de）保障，合理選擇切削刀具是切削用量最有效的（de）保證，隻有將（jiāng）兩者有機地結合起來，才能充分發（fā）揮數（shù）控（kòng）機床的加工效率和加工質量。

 刀具是機床實現切削加工的直接執行者，刀（dāo）具的選擇和切削用量的選擇合理與否，不僅影響到被加工零件的質量，甚至可以決定機床功效的發揮和（hé）安全生產的順利進行。所以，在編加工程（chéng）序時，要選擇合理的刀具和切削（xuē）用量，不但（dàn）可以有效提高切削（xuē）效率和加工質量，還可降低成本以獲得最佳經濟（jì）效益。

 1、加工中心用刀具（jù）的基本特征

 為了適應數控機床（chuáng）加工精度、加工（gōng）效率（lǜ）、加（jiā）工工序集中及（jí）零件裝夾次數少等要求，數控機床對所用的刀具有許多性能的要求，加工中心用刀具及刀具係統有以下特點：（1）刀片和刀柄高度的通用化、規則化、係統（tǒng）化；（2）刀片和刀（dāo）具參數及切削參數的規範化、典型化；（3）刀片或刀具材料（liào）及切削參數與被加工工件材料相匹配；（4）刀片或刀（dāo）具的使用壽命長，加工剛性好（hǎo）；（5）刀片及刀柄的定位精度高，刀（dāo）柄對（duì）機床主軸的相對位置要求較高；（6）刀柄須有較高的強度、剛度（dù）和耐磨性，刀柄及刀具係統的重量不能超標；（7）刀柄的轉位、重裝（zhuāng）和（hé）重複定位（wèi）精度要求高。

 2、加工中心用刀具（jù）材料

 2.1 常（cháng）用（yòng）刀具材（cái）料

 常用（yòng）數控刀具材料有高速鋼、硬（yìng）質合金（jīn）、塗層硬質合（hé）金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等，其中高速鋼、硬質合金、塗層硬質（zhì）合金（jīn）在數控加（jiā）工中的應（yīng）用最廣泛。

 2.2 刀具性能的比較

 在常用的刀具中（zhōng），高速鋼、塗層高速（sù）鋼的韌性最好，塗層硬質合金的硬度較高（gāo），硬質合金（jīn）刀具層中，陶瓷刀具、立方氮化硼、金剛石刀具的硬度更高。除特殊材料外，一般不（bú）用這幾種材料的刀具（由（yóu）於其（qí）硬度較高刃磨難度（dù）大，而成型刀具切削刃不易鋒利（lì），容易崩（bēng）刃，通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種類

 數（shù）控加工（gōng）中心常用刀具種類較多，根據刀具用（yòng）途，可分為輪廓類加工（gōng）刀具和孔類加工刀具等。

 2.3.1 輪廓類加工刀具。

 第一，麵銑（xǐ）刀（dāo）。刀片和刀齒與刀（dāo）體的安裝方式有整體焊接式，機夾焊（hàn）接式和可轉（zhuǎn）位式三種，運用較多的是可轉位式。當刀片切削刃磨鈍或報（bào）廢時，可直接在機床上轉位或者更換刀片，從（cóng）而大大提高加工效率和產品質量，根據不同的（de）工件外形（xíng）不同的機床性能，選擇適當直徑大小的刀具型號使用方便快捷。麵銑（xǐ）刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑刀是數控機床（chuáng）運用的較廣泛的一種刀具，有整體式和（hé）鑲刀片式兩種。一般直徑在Φ20mm以下用整體式。直徑在Φ20mm以上多用於鑲齒式，還有刀尖圓弧式銑刀，多用於模具加工，適用於曲麵的大量加工，現在的硬質合金立銑刀也可取代鍵槽（cáo）銑（xǐ）刀作垂直進給。

 第三，球頭刀（dāo）。圓（yuán）柱形球頭銑刀，主要用於模具加工，精（jīng）加（jiā）工使用，也有成形和鑲齒兩種。主（zhǔ）要用（yòng）於曲麵加工，其加工表麵質量較高，球頭（tóu）刀中（zhōng）心切削速度為零。球頭刀具不適用於平麵銑削。

 2.3.2 孔（kǒng）類加工刀具。

 第一，鑽頭。加工（gōng）中心常用鑽頭（tóu）有中心鑽、標準麻花鑽。刀具材料有高速鋼（gāng）、硬質合（hé）金和塗層（céng）硬質合金等。

 第二，鉸刀。有標準高速鋼鉸刀、焊接硬質合金刀（一般用（yòng）於定做尺寸，深孔（kǒng）鉸刀）、浮動鉸刀。

 第三，鏜刀（dāo）。鏜刀分為粗（cū）鏜刀、精鏜（táng）刀、浮動鏜刀等。精鏜刀采用螺絲調節式，每格精度不同，有（yǒu）0.002mm每格直徑，也有（yǒu）0.01mm每格直徑方向等。

 2.3.3 一些特殊加工刀（dāo）具。如T形刀具，開槽和切斷用鋸片刀具，燕尾槽成（chéng）型刀具等，使用頻率較低。

 3、加工中心刀具選擇（zé）原則

 應根據機床的加工能力、加工材料的（de）性能、加工工序、切削（xuē）用量（liàng）以及其他因素合理地選（xuǎn）擇刀具。刀具選擇的總原（yuán）則是：刀（dāo）具選用最重要的一點就是看（kàn）性價比，在機床確定（dìng）的條件下，首（shǒu）先考慮加工工件材料的切削性能，參照加工材（cái）料的性能選用價格最低的刀具，提高效益，降低成本，同時也要安裝調整方便（biàn），剛性好（hǎo），耐用度和精度高。在滿足（zú）加工要求的前提下（xià），盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加（jiā）工剛（gāng）性。

 在選取刀具時，要使刀具的直徑與加工工件的去除量相（xiàng）適應，平麵周邊輪廓的銑削，用立銑刀；銑削平麵用硬質合金盤（pán）銑刀；加工凹（āo）凸台時使用高速鋼立銑刀；加工毛坯（pī）麵或孔粗加工時（shí），選用鑲齒硬質合（hé）金玉米銑刀；立體型麵（miàn）和變斜角輪廓外形的加工（gōng），常采用球頭刀、環（huán）形銑刀、錐形銑刀（dāo）和盤銑刀。

 有時候刀具的耐用度和精度與刀具價格關係極大，必須注意的（de）是，在有（yǒu）些情況下，選（xuǎn）擇價格較高的好刀具，但是好的刀具帶來加工效率和加工質量的提高，則可以使整個加（jiā）工成本（běn）大大降低。

 4、切削（xuē）用量選擇

 在（zài）數控加工（gōng）中，切削用量的（de）選用是最為關鍵的環節，它直接影響加工效（xiào）率和加工質量的提高。合理地選（xuǎn）擇切削用量（liàng）需要理論和實踐相結合，在實踐中不斷摸索實驗，才能更好地總結、歸納出比較（jiào）合適的切削用量。

 切削用量主要包括背吃刀量和側吃刀量、進給速度和切削速度。從刀具的耐用度考慮，切（qiē）削用量的選（xuǎn）擇（zé）方法是先選背吃刀量，其次是進給（gěi）速度，最後確定切削速度。下麵就筆者在平（píng）時的工作中遇到的加工參數進（jìn）行分析：

 第一，在機（jī）床型號為DMC635V的機床，加工厚度為20mm，材料為12Cr2Mo的工件上鑽（zuàn）Φ1.2mm的通孔。刀具選擇：Φ1.2mm的高速鋼鑽頭，注意鑽頭切削刃是否（fǒu）均勻對稱。

 背吃刀量：每鑽深0.5mm提刀（dāo）排（pái）屑法。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度（dù）：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝要求，順利完成加工任務。

 第二，在VMC1250型號機床（chuáng）上，加工材料為5CrNiMo熱鍛（duàn）模具，調質硬度為500HBW的狹（xiá）長槽，深度（dù）為170mm的工件精加工，加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇（zé）：Φ20mmR5的（de）牛鼻刀（dāo），刀具長度為250mm鑲齒硬質合金刀。

 背吃刀量：0.1mm

 進給速度：Vf＝1800mm。

 切削速度：n＝3000mm/min，采用順銑的加（jiā）工（gōng）方法。

 程序開頭加G64連續加工（gōng）指令，順利完成加工生產任務，並保證較好的加工（gōng）光潔度（dù），得到用戶的（de）肯定。

 第三，在VMC1250型號機床在685鋼板調質硬度在460HBW，厚度8mm的鋼板上鑽672個Φ10的陣列通孔（kǒng），考慮加工成本核算和（hé）加工效率。

 方案1：刀具選擇：Φ10mm優質（zhì）高速鋼鑽頭，每支46元。

 背吃（chī）刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切（qiē）削速度：n＝180r/min。

 鑽頭在刃磨較（jiào）好的情況下，一次（cì）最（zuì）多鑽20多個孔。方案2：刀具選擇（zé）：Φ10mm硬質合金鑽頭，每支360元。

 背吃刀（dāo）量：一次鑽通。

 進給速度（dù）：Vf＝30mm/min。

 切（qiē）削速度（dù）：n＝600r/min。

 鑽頭一（yī）次最多鑽500左右個孔。

 方案3：刀具選擇：Φ10mm硬質合金塗層鑽頭，每支630元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最多鑽（zuàn）約2000個孔。這也充分地說明，使（shǐ）用價格（gé）高的好刀具，不一定就（jiù）提高加工成本，效率的提高和數量的增加（jiā），恰恰是效益的增加。

 5、結語

 隨著數控（kòng）加工中心機（jī）床的發展，加工工藝要求的不斷提高，數控加工的方法也更加多（duō）樣化，從簡單的手工編程到複雜的曲麵軟件編（biān）程（chéng），同時對切削刀（dāo）具的要求（qiú）也更加精確、多樣。在某些加工環節，實現了加工工藝的（de）要求就（jiù）是（shì）任務完成，而有些加工（gōng）生產任務，是講質量、講效（xiào）益、講效率的。隻（zhī）有合理地選擇切削刀具和切削（xuē）用量，才能保證（zhèng）任（rèn）務的順利完成，同時也使效益最（zuì）大化。