​數控加工中心刀具和切削用量的選擇探討

數控機床加（jiā）工（gōng）生（shēng）產中（zhōng），在加工工（gōng）藝確定的情況下，加工（gōng）刀具和切削用量的合理選擇是數控加工生產（chǎn）的重要環節，是保證數控加工生產效率和表麵（miàn）加工質量的重要保證。合理選擇切削用量是切削刀具充分（fèn）發揮性能的保障，合理選擇切削刀具（jù）是切削用量（liàng）最有效的保證，隻（zhī）有將兩者有機地結合起來，才能充分發揮數控機床的加工效率和加（jiā）工質量。

 刀具是機床實（shí）現切（qiē）削加工的直接執行者，刀（dāo）具的選擇（zé）和切削用量的選擇合理與否，不僅影響到被（bèi）加工零件的質量，甚至可以（yǐ）決定（dìng）機床（chuáng）功效的發揮和安全生產的順利進行。所（suǒ）以，在編加工程序（xù）時（shí），要（yào）選擇合理的刀（dāo）具和切削用量，不但（dàn）可以（yǐ）有（yǒu）效提高切削效率和加工質量，還可降低（dī）成本以獲得最佳經濟效益。

 1、加工（gōng）中心用刀具的基本（běn）特征

 為（wéi）了適應數控機床加工精度、加工效率、加工工序集（jí）中及零件裝夾次（cì）數少等（děng）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、係統化；（2）刀片和（hé）刀具參數及切削參數的規範化、典（diǎn）型化；（3）刀片或刀具材料及（jí）切削參數（shù）與被加工工件材料相匹（pǐ）配（pèi）；（4）刀片或刀具的使用壽命長，加工剛性好；（5）刀片（piàn）及（jí）刀柄的定位精度高，刀（dāo）柄對機床主軸的相對位置要求較高；（6）刀柄須有較高的強度、剛度和耐磨（mó）性，刀柄及刀具係統的重量不能超標；（7）刀柄的轉位、重裝和重複定位精度要求高。

 2、加（jiā）工中心用（yòng）刀具（jù）材（cái）料

 2.1 常用刀具材料

 常用數控刀具材料有高速鋼、硬質合金、塗層（céng）硬質合金、陶瓷（cí）、立方氮化硼、金剛石等，其中高速鋼、硬質合金、塗層硬質合金在（zài）數控加（jiā）工中的應用最廣泛。

 2.2 刀具性能的比較

 在（zài）常用（yòng）的刀具中，高（gāo）速鋼、塗層高速鋼（gāng）的韌性最好（hǎo），塗層硬質合金的硬度較高，硬質合金刀具層（céng）中（zhōng），陶瓷刀具（jù）、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（dù）較高刃磨難度（dù）大，而成（chéng）型刀具切削刃不易鋒利，容（róng）易崩刃，通常用於較硬的材料加（jiā）工）。

 2.3 刀具種類

 數控加工中心常用刀具種類較（jiào）多，根據刀（dāo）具（jù）用途，可分為輪廓類加工刀具和孔類加工刀（dāo）具等。

 2.3.1 輪廓類加工刀具（jù）。

 第一，麵銑刀。刀（dāo）片和（hé）刀齒與刀體的安（ān）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（duō）的是可轉位式。當刀片（piàn）切削刃磨鈍或報廢時，可直（zhí）接在機床（chuáng）上轉位或者更換刀片，從而大大提高（gāo）加工效（xiào）率和產品質量，根據不（bú）同的工件外形不同的機床性能，選擇適當直徑大小的（de）刀具型號使用方便快捷。麵銑刀直徑（jìng）一般為40～400mm。

 第二，立（lì）銑刀。立銑刀是數控機床運用的較廣泛的一（yī）種刀（dāo）具，有整體式和鑲刀片式兩種。一般直徑在Φ20mm以（yǐ）下用整（zhěng）體（tǐ）式。直徑在Φ20mm以上（shàng）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（zài）的硬質合金立銑刀（dāo）也可取代鍵槽銑刀作垂直（zhí）進給。

 第三（sān），球頭刀。圓柱（zhù）形球頭銑刀，主要用於模（mó）具（jù）加工，精加工使用，也有成形和鑲齒兩種。主要用於曲麵加工，其（qí）加工表麵質（zhì）量較高，球頭刀中心切削速度（dù）為（wéi）零。球頭刀具不（bú）適用於平麵銑削。

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第一，鑽頭。加工中心常用鑽頭有中心鑽、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（dāo）采用螺絲調節式，每格精度不同，有0.002mm每格直徑，也（yě）有0.01mm每格直徑方（fāng）向等（děng）。

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

 3、加（jiā）工中心刀具選擇原則

 應根據機床的加工能力、加工材料的（de）性能、加（jiā）工工序、切削用量以及其他因素（sù）合理（lǐ）地選擇刀具。刀具選擇的（de）總原（yuán）則是：刀具選用最重要的一點就是看（kàn）性價比，在機床確定的條件下，首先考慮加工工件材料的（de）切削性能，參照加工（gōng）材料的性能選用價（jià）格最低的刀具，提高效益，降低（dī）成本，同時也要安裝調整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提（tí）下，盡量選擇較短的刀柄，以提（tí）高刀具加工剛性。

 在選取刀具時，要使（shǐ）刀具的直徑與加工工件（jiàn）的去除量相適應，平麵周（zhōu）邊輪廓的銑削，用立（lì）銑刀；銑削平麵用硬質合金（jīn）盤銑刀；加（jiā）工凹凸台時使用高速鋼（gāng）立銑刀；加工毛坯麵或孔粗加工時，選用鑲齒硬質合（hé）金玉米銑刀；立體（tǐ）型麵和變（biàn）斜角輪廓外（wài）形的加工，常采用球頭刀（dāo）、環（huán）形銑刀、錐形銑（xǐ）刀和盤銑刀（dāo）。

 有時候刀具的耐用度和精度與刀具價格關係（xì）極大，必須（xū）注意的是，在有些情況下，選擇價格較高的好刀具，但是好的刀具帶來加工效率和加工（gōng）質量的提高，則可以使整個加工成本大大降低。

 4、切削用量選擇

 在數控加工中，切削用量的（de）選用是最為關鍵的環節，它直接（jiē）影響加工效（xiào）率（lǜ）和（hé）加工質量的（de）提高。合理地選（xuǎn）擇切削用量需（xū）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、歸納出比較合適的切削用量。

 切削用量主要（yào）包括背吃刀量和側吃刀量、進給速度和切削（xuē）速度。從刀具的耐用度考慮，切削用（yòng）量的選（xuǎn）擇方法是先選背吃（chī）刀量，其（qí）次是進給（gěi）速度，最後確定切削速度。下麵就筆者在平時的工作中遇到的加工參數（shù）進行分析：

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

 背吃（chī）刀量：每鑽深0.5mm提刀排（pái）屑法。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝要求，順利（lì）完成加工任務。

 第二，在VMC1250型（xíng）號機床（chuáng）上，加工材料為5CrNiMo熱鍛模具，調質硬（yìng）度為500HBW的狹長槽，深度為170mm的工件精加工，加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具（jù）長度（dù）為250mm鑲齒硬質合金刀。

 背（bèi）吃（chī）刀量：0.1mm

 進給速度：Vf＝1800mm。

 切（qiē）削速（sù）度：n＝3000mm/min，采用順銑的加工方法。

 程序開頭（tóu）加G64連續加工指令，順（shùn）利完成加（jiā）工生產任務，並保證較好的加工光潔（jié）度，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（de）鋼板上鑽672個Φ10的陣列（liè）通孔，考慮加工成本核算和加工效率。

 方案1：刀具（jù）選擇：Φ10mm優質高速鋼鑽頭，每（měi）支46元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

 鑽頭在刃磨較好的情（qíng）況下（xià），一次最多鑽20多個孔。方案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（xuē）速度：n＝600r/min。

 鑽頭一次最多鑽500左右（yòu）個（gè）孔。

 方案3：刀具選擇：Φ10mm硬（yìng）質合金塗層鑽頭，每（měi）支630元。

 背吃刀量：一次（cì）鑽通。

 進給（gěi）速（sù）度：Vf＝90mm/min。

 切削速（sù）度：n＝1200r/min。

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

 5、結語

 隨著數控加工中心機床的發展，加工（gōng）工藝要（yào）求的不斷（duàn）提高，數控加工的方法也更加多樣化，從簡單的手工編程到複雜的曲麵軟件編程，同時對切（qiē）削刀具的要求也更（gèng）加精確、多樣。在某些加工（gōng）環節（jiē），實現了加工工藝（yì）的（de）要求就是任務完成，而有些加工生產（chǎn）任務，是講質量、講效益、講效率（lǜ）的（de）。隻有合理地選擇切削刀具（jù）和切削用量，才（cái）能保證任務的順利完成，同時（shí）也使效益最大（dà）化。