數控加工中心刀具（jù）和切削用量的選擇探討

數（shù）控機床加工生產（chǎn）中，在加工工藝確定的情況下，加工刀具和切削用量的合理選擇是數控（kòng）加工生產的重要環節，是（shì）保證數控加工生產效率和表（biǎo）麵加工質（zhì）量的（de）重要保證（zhèng）。合理選擇切削用量是切削刀具充分發揮性能（néng）的（de）保障，合理選擇切削刀具是切削用量最有效的保證，隻有將兩者（zhě）有機地結（jié）合起來，才能充分發揮數（shù）控機床的加工效（xiào）率和加工質量。

 刀具是機床實現切削加工（gōng）的（de）直接執行者，刀具的（de）選擇和切削用量的選擇合理與否，不僅（jǐn）影響到被加工零件的質量（liàng），甚至可以決定機床功效的發揮和安全生產的順（shùn）利進行。所以，在編加工程序時，要選擇（zé）合理的刀具和切削用量，不但可以有效提高切削效率（lǜ）和加工質量，還可降低成本以獲得最佳經濟效（xiào）益。

 1、加工中心用刀具的基本特征

 為了適應數控機床加工精度、加工效率、加工工序集中（zhōng）及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、係統化；（2）刀（dāo）片和刀具參數及切削參數的規範（fàn）化（huà）、典型化；（3）刀片或刀具材料及切削參數與（yǔ）被加工工件材料（liào）相匹配；（4）刀（dāo）片或刀具的使用壽命長，加（jiā）工剛性好；（5）刀片及刀柄的定位精（jīng）度高，刀柄對機（jī）床主軸的相對位置要求較高；（6）刀柄須有較高的強度、剛度和耐磨性，刀柄及刀具係統的重量不能超（chāo）標；（7）刀柄的轉位、重（chóng）裝和重複定位精度要求高。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用（yòng）刀具材料

 常用數控刀具材料有（yǒu）高速鋼、硬質合金、塗層硬質合金（jīn）、陶瓷、立方氮化硼、金剛石（shí）等，其（qí）中高速鋼、硬質合金、塗層硬質合（hé）金在（zài）數控加工中（zhōng）的應用最廣泛。

 2.2 刀具性能的比較（jiào）

 在常用的刀（dāo）具中，高速鋼、塗層高速鋼的韌性最好，塗層硬質合金的硬（yìng）度較高，硬質合（hé）金刀（dāo）具層中，陶瓷刀具、立方氮化（huà）硼、金剛石刀具的硬度更高。除特殊材（cái）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，而成型刀具切削（xuē）刃不易鋒利，容易崩刃，通（tōng）常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種類

 數控加（jiā）工中（zhōng）心常（cháng）用刀具種類較多，根據刀（dāo）具用途，可分為輪廓類加工刀具和孔類加工刀具等。

 2.3.1 輪廓（kuò）類加工刀具。

 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（yùn）用較多的（de）是可轉位式。當（dāng）刀（dāo）片切削刃磨鈍或報廢時，可直接在機床上轉位或者更換刀（dāo）片，從而大大提高加工效率和產品質量，根（gēn）據不同的工（gōng）件外形不（bú）同的機床性能（néng），選擇適當直徑大小的刀具型號使用方便快捷。麵（miàn）銑刀直徑一般（bān）為40～400mm。

 第二（èr），立銑刀。立銑刀（dāo）是數控機床運用的較廣泛的一種刀具，有整體式（shì）和鑲刀片式兩種。一般直徑在Φ20mm以（yǐ）下（xià）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（jiā）工，適用於曲（qǔ）麵的大（dà）量加（jiā）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，主要用於模具加工，精加（jiā）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（xīn）切削速度為零。球頭刀（dāo）具不適用於平麵銑削。

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第一，鑽頭。加工中心常用鑽頭有（yǒu）中（zhōng）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（yǒu）標準（zhǔn）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（táng）刀、浮動鏜刀等。精鏜刀（dāo）采用螺絲調節式，每（měi）格精度不同，有0.002mm每格直徑，也有0.01mm每格直徑方向等。

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

 3、加工中（zhōng）心刀具選（xuǎn）擇（zé）原則（zé）

 應根據機床的加工能（néng）力、加工材料的性能（néng）、加工工序、切削用量以及其他因素合理（lǐ）地（dì）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，首先考慮加（jiā）工工件（jiàn）材料的切削性能，參照加工材料的性能選（xuǎn）用價格最低的刀具（jù），提高效益，降低成本，同時也要安裝調整方便，剛性好，耐用（yòng）度（dù）和精度高（gāo）。在（zài）滿（mǎn）足加工要（yào）求的前提下，盡（jìn）量選擇較短的刀（dāo）柄，以提高刀具加工剛性。

 在選取刀具時，要使刀具的直徑與加工工件的去除（chú）量相適（shì）應（yīng），平麵周邊輪（lún）廓的銑削，用立銑刀；銑削平麵用硬質（zhì）合金盤銑刀；加（jiā）工凹凸台時使用高速鋼立銑刀；加工毛坯麵或（huò）孔粗加工時，選用鑲齒硬質合金玉米銑刀；立體型麵和變斜角輪廓外形的加工，常采（cǎi）用（yòng）球頭刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。

 有時候刀具的耐用度和（hé）精度與刀具價格關係極大（dà），必須注意的是，在有些情況下，選擇價格（gé）較高的好刀具（jù），但是好的刀具帶來加工效（xiào）率和加工質量的（de）提（tí）高（gāo），則可（kě）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，切削用量的選用是最為關鍵的環節，它直（zhí）接影響加工效率和加工質量的提高。合理地選擇（zé）切削用量需要理論和實踐相結合，在實（shí）踐中（zhōng）不斷摸索實驗，才能更好地總結、歸納出比（bǐ）較合適的切削用量。

 切削用（yòng）量主要包括背（bèi）吃刀量和（hé）側吃刀量、進給速度和切削（xuē）速度。從刀具的耐用度考（kǎo）慮，切削用量（liàng）的選擇方法是先選背吃刀量，其次是（shì）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進行分析：

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

 背吃刀（dāo）量（liàng）：每鑽深0.5mm提刀排屑法。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削（xuē）速度：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝要求，順利完成加工任務。

 第二，在（zài）VMC1250型號機床上，加工材料為5CrNiMo熱鍛模具，調（diào）質硬度為500HBW的狹（xiá）長槽（cáo），深度為（wéi）170mm的工件精加工，加工（gōng）餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度為250mm鑲齒硬質合金刀。

 背吃刀量：0.1mm

 進給速度（dù）：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，順利完成加（jiā）工生產任務，並保證較好的加工光潔度，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（hòu）度（dù）8mm的鋼板上鑽672個Φ10的陣列通孔，考慮加工成本核算和加（jiā）工效率。

 方案1：刀具選（xuǎn）擇：Φ10mm優質（zhì）高速鋼鑽頭，每支46元。

 背吃（chī）刀量：一次鑽通。

 進（jìn）給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

 鑽頭在刃磨（mó）較好的情況下，一次最多（duō）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（dāo）量：一次鑽通（tōng）。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一（yī）次（cì）最多鑽500左右個孔。

 方案（àn）3：刀具選擇：Φ10mm硬質（zhì）合金塗層鑽頭，每（měi）支630元。

 背吃刀（dāo）量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最（zuì）多鑽約2000個孔。這也充分地說明（míng），使用價格高的好刀具，不一定就提高加工成本，效率的提（tí）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，加工工藝要求的不斷（duàn）提高，數控加工的方法也更加多樣化，從簡單的手工編（biān）程到複雜的曲（qǔ）麵軟件編程（chéng），同時對切削（xuē）刀具的要求也更加精（jīng）確、多樣（yàng）。在某些加工環節，實現了加工工（gōng）藝（yì）的要（yào）求就是任務完成（chéng），而（ér）有些加工生產任務（wù），是講質（zhì）量、講效益、講效（xiào）率的。隻有合理地選（xuǎn）擇切（qiē）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。