數控加工中心刀具和切（qiē）削用量的選擇探討

數控（kòng）機床加工生產中，在（zài）加工工藝確定的情況下，加工刀具和切削用量的合理（lǐ）選擇是數（shù）控加工生產的重要（yào）環節，是（shì）保證數控加工生（shēng）產效率和（hé）表麵加工質量的重要（yào）保證。合理選擇切削（xuē）用量是切削（xuē）刀具充分發揮（huī）性能的保（bǎo）障，合理選擇切削刀具是切削用量最有效的（de）保證，隻有將兩者有機地結合起來，才能充分發揮（huī）數控機床的加工效率和加工質量。

 刀具是機床實現（xiàn）切（qiē）削加工的直接執行者，刀具的（de）選擇和切削用量的（de）選擇合理與否，不僅（jǐn）影響（xiǎng）到被加工零件的質量，甚至可以決定機床功效（xiào）的發揮和安全生產的（de）順利進行。所以，在編加工程序時，要選擇合理的刀具和切（qiē）削用量，不但可以（yǐ）有效提高切（qiē）削效率和加工質量，還（hái）可降低成（chéng）本以獲（huò）得最佳經濟效益。

 1、加工中（zhōng）心用刀具的基（jī）本特征

 為了適應數控（kòng）機床（chuáng）加工精度、加工效率、加（jiā）工工序集（jí）中（zhōng）及零件裝夾次數（shù）少等要（yào）求，數控機床對所用的刀具有許多性能的要求，加（jiā）工中心用刀具及刀具係（xì）統有（yǒu）以下特點：（1）刀片和刀柄高度的通用化、規則化、係統（tǒng）化；（2）刀片和刀具參數及切削參數的規範化、典型化；（3）刀片（piàn）或刀具材料及切（qiē）削參數與被（bèi）加工工件材料相匹配；（4）刀片或刀具的使用壽命長，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（xiàng）對位置要求較高；（6）刀柄須有較高的強度、剛度和耐磨性，刀柄及刀具係統的重量不能超標；（7）刀柄的轉位、重（chóng）裝和重複定位精度要（yào）求高。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用刀具材料

 常用數控刀具（jù）材料有高速鋼、硬質合金、塗層硬質（zhì）合（hé）金、陶瓷、立方氮（dàn）化硼、金剛石等，其中（zhōng）高速鋼、硬質合金（jīn）、塗層硬質（zhì）合金在數控加工中的（de）應用最廣泛。

 2.2 刀具性能的比較（jiào）

 在常用的刀具中（zhōng），高速鋼、塗層高速鋼（gāng）的韌性最好，塗層硬質合（hé）金的硬度較高，硬質合金刀（dāo）具層中，陶瓷刀（dāo）具、立方氮化（huà）硼、金剛石刀（dāo）具的硬度更高。除特殊材料外，一般不用這幾種材料的（de）刀具（由於其硬度較（jiào）高刃磨難度大，而成型刀具切削刃不易鋒利，容易崩刃（rèn），通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種類

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

 2.3.1 輪廓類加工刀具。

 第一，麵銑刀。刀片和（hé）刀齒與（yǔ）刀體的安裝方式有整體焊接式，機夾焊接（jiē）式和（hé）可轉位（wèi）式三種（zhǒng），運用較多的（de）是（shì）可轉位式。當刀片切削刃磨鈍（dùn）或報廢時，可直接在機床（chuáng）上轉（zhuǎn）位或者更換刀片，從而大大提高加工效率和產品質量，根據不同的工（gōng）件（jiàn）外形不同的機床性能，選擇適當直徑（jìng）大小的刀具型號使（shǐ）用方（fāng）便快捷（jié）。麵（miàn）銑刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑刀是數控機床運用的較廣泛（fàn）的一種刀具，有整體式和鑲刀片式兩種。一般直徑在Φ20mm以下用（yòng）整體（tǐ）式。直徑在（zài）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，適用於曲麵的大量加工，現在的硬質合金立銑刀也可取代鍵槽銑刀作垂（chuí）直進給。

 第三，球頭刀。圓柱形球頭銑刀，主（zhǔ）要用於模具加工，精加工使用，也有成形和鑲齒兩種。主要用於曲麵加工，其加工表麵質量較高，球頭刀中心切削速度為零。球頭刀具不適用於平麵（miàn）銑（xǐ）削。

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第一，鑽頭。加工中心常用鑽頭有中（zhōng）心鑽、標準麻花鑽。刀具材（cái）料（liào）有（yǒu）高速鋼、硬質合金和塗層硬質合金等。

 第（dì）二，鉸刀。有標準高（gāo）速鋼鉸刀、焊接硬質合金（jīn）刀（一般用於定（dìng）做尺寸，深孔鉸刀（dāo））、浮動鉸刀。

 第三，鏜刀（dāo）。鏜刀（dāo）分（fèn）為粗鏜刀、精鏜刀、浮動鏜刀等。精鏜刀采用螺（luó）絲調（diào）節式，每格精度不同，有0.002mm每格直（zhí）徑，也有0.01mm每格直徑方向等。

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

 3、加工中心刀具選擇原則

 應根據機床的加工能力、加工材料（liào）的性能、加工（gōng）工序、切削用量以及其他因素合理地選擇刀具。刀具選擇的總原則是：刀具選用最重要的一點就是看性價比，在機床確定的條件下，首先（xiān）考慮（lǜ）加工工件（jiàn）材料的切削性能，參照加工材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（ān）裝（zhuāng）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，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工剛性。

 在選取刀具時，要使刀具的直徑與加工工件（jiàn）的去除量相適（shì）應（yīng），平麵周邊輪廓的銑削，用（yòng）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，選用鑲齒硬質合金玉（yù）米銑刀；立體型麵和變斜角輪廓外形（xíng）的加工，常采用球頭刀、環形銑刀、錐形（xíng）銑刀和盤銑刀。

 有時候刀具的耐用度和（hé）精度與刀（dāo）具價格關係極大，必須注意的是，在有些情況下，選擇（zé）價格較高的（de）好刀具，但是好的刀具帶來加工效率和加工質量的提高，則可以使整個加工成本（běn）大大（dà）降低。

 4、切削用量選擇

 在（zài）數控加工中（zhōng），切削用量的選用是最為關（guān）鍵的環節，它直接（jiē）影響加工效率（lǜ）和加工質量的提高。合理地選擇切削用量需要理論和（hé）實踐相結合，在實踐中不斷摸索實驗，才能更好地總結、歸納（nà）出比較合（hé）適的切削用量。

 切（qiē）削用量（liàng）主要包括（kuò）背吃刀量和側吃（chī）刀量、進給速（sù）度和切削速度。從刀具的耐用度考慮，切削用量的選擇方法是先選背吃刀量，其次是進給（gěi）速（sù）度，最後（hòu）確定切削速度。下麵就筆者在平時的（de）工（gōng）作中遇到的加工參數進行分析：

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

 背吃刀量：每鑽（zuàn）深0.5mm提刀排屑法。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝要求，順利完成加工任務。

 第二，在VMC1250型號機床上，加工材料為5CrNiMo熱鍛模具，調質硬度為（wéi）500HBW的狹長槽，深度為（wéi）170mm的（de）工件（jiàn）精加工，加工餘量為（wéi）單邊（biān）0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻（bí）刀（dāo），刀具長度為250mm鑲齒硬質合金刀。

 背吃（chī）刀量：0.1mm

 進給（gěi）速度：Vf＝1800mm。

 切削速度：n＝3000mm/min，采用順銑的加工方法。

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

 第三（sān），在VMC1250型號機床在685鋼板調質硬度在（zài）460HBW，厚度8mm的（de）鋼板上鑽672個Φ10的（de）陣列通孔，考慮加工（gōng）成（chéng）本核算和加工效率。

 方案1：刀具選擇：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況下，一次最多鑽20多個孔。方（fāng）案2：刀具選擇：Φ10mm硬質合金鑽頭，每支360元。

 背吃刀量：一（yī）次鑽通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一次最（zuì）多（duō）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（bèi）吃刀（dāo）量：一次鑽通。

 進給（gěi）速度：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

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

 5、結語（yǔ）

 隨著數控加工中心機床的發展，加工工藝要求的（de）不斷提高，數控加工的方法也更加多樣化，從簡單的手工編程到（dào）複雜的曲麵（miàn）軟（ruǎn）件編程，同時對（duì）切削刀具的要求也更加精確、多（duō）樣。在某些加（jiā）工（gōng）環節，實現了加工工藝的要求就是任務完成，而有（yǒu）些（xiē）加工生產任務，是講質量、講效益、講效率的。隻有合理地選擇（zé）切削刀具和切削用量，才（cái）能保證任務的順利完成，同時也使效益最大化。