數控加工中心（xīn）刀具和切削用量的選擇探討（tǎo）

數控機（jī）床加工生（shēng）產中（zhōng），在加（jiā）工工藝確定的情況下，加工刀具和（hé）切削（xuē）用量的合理選擇是（shì）數控（kòng）加工生產的重要環節（jiē），是保（bǎo）證數控加工生（shēng）產效率和表麵加工質量的重要保證。合（hé）理選擇切削用量是切削刀具充分發揮性能（néng）的保障（zhàng），合理（lǐ）選擇切削刀具是切削用量最（zuì）有（yǒu）效的保證（zhèng），隻有將兩者有機地結合（hé）起來，才能（néng）充分發揮數控機床的加工效率和加工質量。

 刀具是機床實現切削（xuē）加工的直接執行者，刀具的選擇和切削用量的選擇合理與否，不僅影（yǐng）響到被加工零件的質量，甚至可以決定機床功效的發揮和安全生產的順利進行。所（suǒ）以，在編加工程序時，要選擇合理的刀具和切削用量，不但可以有效提高切削效（xiào）率（lǜ）和加工質量，還（hái）可降低成（chéng）本以獲得最佳經濟效益。

 1、加工中心用刀具的基本特征

 為了（le）適應數控（kòng）機（jī）床加工精度、加工效率、加（jiā）工工序集中及零件裝夾次數少等（děng）要求，數控機床對所用的（de）刀具有許多性能的要求，加工中（zhōng）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、係統化；（2）刀片和刀具參數及切（qiē）削參數的規範化、典型化；（3）刀片（piàn）或刀具材料及切削參數與被加工工（gōng）件材料相匹配；（4）刀片或刀具的（de）使用壽命長，加工剛性好；（5）刀片及刀柄的定位精度高，刀柄對機床主軸的相對位置（zhì）要求較高；（6）刀柄須有較高的強度、剛度（dù）和耐磨（mó）性，刀柄及刀具係統的重（chóng）量（liàng）不（bú）能超標；（7）刀柄（bǐng）的轉位、重裝和重複（fù）定位精度要求高。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用刀具材（cái）料

 常（cháng）用（yòng）數控刀具材料（liào）有高速鋼、硬質合（hé）金、塗層硬質合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等，其中高速鋼（gāng）、硬質（zhì）合金、塗（tú）層硬質（zhì）合金在數（shù）控加工中的應用最廣泛。

 2.2 刀具性能（néng）的比較

 在常用的刀具中，高速鋼、塗層高速鋼的（de）韌性最好，塗層硬質合金的硬度較（jiào）高，硬質合金刀具層中，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，一般不用這幾種材料的刀具（由於其硬度較高刃磨難度大，而成型刀具（jù）切削刃不易鋒利，容易崩刃，通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種（zhǒng）類

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

 2.3.1 輪廓類加工刀具（jù）。

 第一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀體的安裝方式有整體焊接式，機夾焊接式和可轉位式三種，運用較多的是可（kě）轉位式。當刀（dāo）片切削刃磨鈍或報廢時，可直接在機床上轉（zhuǎn）位（wèi）或者更換（huàn）刀片，從而大大提高加工效率和產品質量，根據不同（tóng）的工件外形不同的機床性能（néng），選擇（zé）適當直徑（jìng）大小的刀具型號使用方便快捷。麵銑刀直徑一（yī）般（bān）為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑（xǐ）刀是數控機床運用的較（jiào）廣泛的一種刀具（jù），有整體式和鑲刀片式兩種。一般直徑在Φ20mm以下用整體式。直徑在Φ20mm以（yǐ）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（qǔ）麵的大量加工，現在的硬質（zhì）合金立銑刀也可取代鍵槽銑刀作垂直進給（gěi）。

 第三，球頭刀。圓柱形球頭銑刀，主要用於（yú）模具加工，精（jīng）加工使用（yòng），也有成形和鑲齒兩種。主要用於曲麵加工，其加工表麵質量較高，球頭刀中心切削（xuē）速（sù）度為零。球（qiú）頭刀具不適用於平麵銑削。

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第一，鑽頭。加工中心常用鑽頭（tóu）有中心（xīn）鑽、標準麻花鑽。刀具材料有高速鋼、硬質合金和塗層硬質合金等。

 第二，鉸刀。有標準高速鋼鉸刀、焊接硬質合金刀（一（yī）般用於定做尺寸，深孔鉸刀）、浮動鉸刀。

 第三，鏜刀。鏜刀分為粗鏜刀、精鏜刀、浮動鏜刀等。精鏜刀采用螺絲（sī）調節式，每格精度不同，有0.002mm每格直徑，也有0.01mm每格（gé）直（zhí）徑方向（xiàng）等（děng）。

 2.3.3 一些特殊加工刀具。如（rú）T形刀（dāo）具，開（kāi）槽和切斷用鋸片（piàn）刀具，燕尾槽成型刀具等，使（shǐ）用頻率較低。

 3、加（jiā）工中（zhōng）心（xīn）刀具（jù）選擇原則

 應根據機（jī）床的加工能力（lì）、加工材料的性能、加工工序、切削用量以及（jí）其他（tā）因素合理地選擇刀具。刀具選擇的總原則是：刀具選用最重要（yào）的一點就是看性價比，在機床確定的條件（jiàn）下，首先考慮加工工件材料的切削性能，參照加工材料的性能選用價格最（zuì）低的刀具，提高效益，降低成本，同時也要安裝調整方便，剛性（xìng）好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下（xià），盡量選擇較短的刀（dāo）柄，以提高刀具加工剛性。

 在選取刀具時，要使刀具（jù）的直徑與加工工件的去除量相適應，平麵周邊輪廓（kuò）的銑削，用立銑刀；銑削平麵用硬質合金盤銑刀；加工凹凸台時使用高速鋼立銑刀；加工毛坯麵或孔粗加工時，選用鑲齒硬（yìng）質合金（jīn）玉米銑刀；立體型麵（miàn）和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭刀、環形銑刀、錐形銑（xǐ）刀和盤銑刀。

 有時候刀具的耐用度和精度與刀具價格關係極大，必須注意的是，在有些情況下，選擇價格較高的好（hǎo）刀具，但是好（hǎo）的刀具帶（dài）來加工效率（lǜ）和加工質（zhì）量（liàng）的提高，則可以使整個加工成本大大降低（dī）。

 4、切（qiē）削用量選（xuǎn）擇

 在數控加工中，切削用量的選用是最為關鍵的環節，它直接影（yǐng）響加工效率和加工質（zhì）量的提（tí）高。合理地選擇（zé）切削用量需要理論（lùn）和實踐相結合，在實踐中不斷摸索實驗，才能更好地總（zǒng）結、歸納出比較合適的切削用（yòng）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（dāo）具的耐用度考慮，切削用量的選擇方法是先選背吃刀量，其（qí）次是進給速度，最後確定切（qiē）削速度。下麵就筆者在平時的（de）工作中遇到的加工參（cān）數進行分析：

 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（gōng）件上鑽Φ1.2mm的通孔。刀具選擇：Φ1.2mm的高速鋼鑽頭，注意鑽（zuàn）頭切（qiē）削（xuē）刃是否均勻（yún）對稱。

 背吃刀量：每鑽深0.5mm提刀排屑法（fǎ）。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝要求，順利完成（chéng）加工任務。

 第二（èr），在VMC1250型號機床上，加工材料為5CrNiMo熱鍛模具，調質硬度為500HBW的狹長（zhǎng）槽（cáo），深（shēn）度為170mm的（de）工件精加工，加工餘量（liàng）為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長（zhǎng）度為250mm鑲齒硬質（zhì）合（hé）金刀。

 背吃刀量：0.1mm

 進給速度：Vf＝1800mm。

 切削速度：n＝3000mm/min，采用順銑的加工方（fāng）法。

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

 第三，在VMC1250型號機床在685鋼板調質硬度在460HBW，厚度（dù）8mm的鋼板上鑽672個Φ10的陣（zhèn）列通孔，考（kǎo）慮加工成本（běn）核算和加工效率。

 方（fāng）案1：刀具選擇：Φ10mm優（yōu）質高速鋼鑽頭，每支46元。

 背吃（chī）刀量：一次鑽通。

 進給（gěi）速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

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

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一次最多（duō）鑽500左右個孔。

 方案3：刀具選擇：Φ10mm硬（yìng）質合金（jīn）塗（tú）層鑽頭，每支630元。

 背（bèi）吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切削速度（dù）：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最多鑽約2000個孔。這也充分地說明，使用價格高的好刀具，不一定就提高（gāo）加工成本，效（xiào）率（lǜ）的提高和數量的增加，恰恰是效益的（de）增加。

 5、結語

 隨著數控加工中（zhōng）心機床的發展，加工工藝要求的不斷提（tí）高，數控加工的方（fāng）法也更加多樣化，從簡單的手工編程到複雜的曲麵軟件編程，同時對切削（xuē）刀具的要求也更加精確、多樣。在某些加工環節，實現了加工工藝的要（yào）求就是（shì）任務完成（chéng），而有些加工生產任務，是講質量、講效益、講效率的。隻有合理地選擇切削刀具和切（qiē）削用量，才能保證任務的順利完成，同時也使效益最大化。