數控加工中心（xīn）刀具和切（qiē）削用量的選擇探討

數控機床加工生產中，在加工工藝確定的情況下，加工刀具（jù）和（hé）切削用量的合理選擇（zé）是數控加工生產的重要環節（jiē），是保（bǎo）證數（shù）控加（jiā）工生產效（xiào）率和表麵加工（gōng）質（zhì）量的重要（yào）保證。合理選擇切削用量是切削刀具充分發揮性能的保障，合理選擇（zé）切削刀具是切削（xuē）用量最有效的保證，隻有將兩者（zhě）有機地結合起來（lái），才能充（chōng）分發揮數控機床的加工效率和（hé）加工質量。

 刀具是（shì）機床實現切削加（jiā）工的（de）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（xiǎng）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（xiào）提高切削效率和加工質量，還可降低成本以獲得（dé）最（zuì）佳經濟效益。

 1、加工中心（xīn）用刀具的基本特征

 為（wéi）了適應（yīng）數控機床加工精度、加工效率、加工工序集中及零件（jiàn）裝夾次數少等要求，數控（kòng）機床（chuáng）對所用的刀具有許多性能的要求，加工中（zhōng）心用刀具及（jí）刀具係統有以下特點：（1）刀片和刀柄高度的通用化（huà）、規則化、係統（tǒng）化；（2）刀片和（hé）刀具參（cān）數及切削參數（shù）的規範化、典型化；（3）刀片或刀具（jù）材（cái）料及切削參數與被加工（gōng）工件材料相匹配；（4）刀片或刀具（jù）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對位（wèi）置要（yào）求較高；（6）刀柄須有較高的強度、剛度和（hé）耐磨性，刀（dāo）柄及（jí）刀具係統的重量不能超標；（7）刀柄（bǐng）的轉位、重（chóng）裝和重複定位精度要求高。

 2、加工中心用刀具（jù）材料（liào）

 2.1 常用刀具材料

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

 2.2 刀具性能的（de）比較

 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（hé）金的（de）硬度較高，硬質合金刀具層中，陶瓷刀具、立方氮化硼、金剛石刀具的（de）硬度更高。除特（tè）殊材料外，一般不（bú）用這幾種材（cái）料的刀具（由於其硬度較高刃磨難（nán）度（dù）大，而成型刀具切削刃不易鋒利，容易崩刃，通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種類

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

 2.3.1 輪（lún）廓類（lèi）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（zhǒng），運用較多的是可轉位（wèi）式。當刀片切削刃磨鈍或報廢時，可直（zhí）接在機床上轉位或者更（gèng）換刀片，從而大大提高加工效率和產品質量，根據不同的工件外形不同的機（jī）床性能，選擇適當直徑（jìng）大小的刀具型號使用（yòng）方便快捷。麵銑刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立（lì）銑刀。立銑（xǐ）刀是（shì）數控機床運用的較廣泛的一種刀具（jù），有（yǒu）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（yǒu）刀尖（jiān）圓弧式銑刀，多用於（yú）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）銑刀作垂直進給。

 第三，球頭刀。圓柱形球頭銑刀，主要用於模具加工，精加工使（shǐ）用，也有成形和鑲齒兩種。主要用於曲麵加工，其加工（gōng）表麵質量較高，球頭刀中心（xīn）切（qiē）削速度為零。球頭（tóu）刀具不適用於平（píng）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（má）花鑽。刀具材料有高速鋼（gāng）、硬質合金和塗層硬質合金等。

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

 第三，鏜刀。鏜刀分為粗鏜刀、精鏜（táng）刀（dāo）、浮動鏜（táng）刀等。精鏜（táng）刀采用（yòng）螺絲（sī）調節式，每格精度不同，有0.002mm每格直徑，也有0.01mm每（měi）格（gé）直徑方向等。

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

 3、加工中心（xīn）刀具選擇原則

 應根據機床的加工能力（lì）、加工材料的（de）性能、加工工序、切削用（yòng）量以及其他（tā）因素合理地（dì）選擇刀具。刀具選擇的總（zǒng）原（yuán）則是：刀具選用最重要的一點就是看性（xìng）價（jià）比，在（zài）機床確定（dìng）的條件下，首先考慮加工工件材料的切削性能，參照加工材料的（de）性能選用價格最低的刀具，提高效益，降低（dī）成本，同時也要安裝調整方便，剛性好（hǎo），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（dāo）具加工剛性。

 在選取刀具時，要使刀具的直徑與（yǔ）加工工件的（de）去（qù）除量相（xiàng）適應，平麵周邊輪廓的銑削，用（yòng）立銑刀；銑削平麵用硬質（zhì）合金盤銑刀；加工凹凸台時使用高速鋼立（lì）銑刀（dāo）；加工（gōng）毛坯麵或孔（kǒng）粗加工時，選用鑲齒硬質合（hé）金玉米銑刀；立體（tǐ）型麵和變斜角輪廓外形的加工，常采（cǎi）用球頭刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。

 有時候刀具的耐用度和精度與刀具價格關係極大，必須注意的是，在有些情況下（xià），選擇價格較高的好刀具，但是好的（de）刀具帶（dài）來加（jiā）工效率和加工質量的提高，則（zé）可（kě）以使整（zhěng）個加工成本大大（dà）降低。

 4、切削用量選擇（zé）

 在數控加工中，切削用量的選用是最為（wéi）關鍵的環節，它直接（jiē）影（yǐng）響加工效率和加工質量的提高。合理（lǐ）地選擇切削用量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、歸納出比較合適的切（qiē）削用量。

 切削（xuē）用量主要包括背吃刀量和（hé）側吃刀量（liàng）、進給（gěi）速度和切削速度（dù）。從刀具的耐用度考慮，切削（xuē）用量的選擇方法是先選背吃刀（dāo）量，其次（cì）是進（jìn）給速度，最後確定切削速度。下麵就筆者（zhě）在平時的工作中遇到（dào）的加工參數進行分析：

 第一，在機床型號為DMC635V的機床（chuáng），加（jiā）工厚度為20mm，材料為12Cr2Mo的工件上鑽Φ1.2mm的通孔。刀具選擇：Φ1.2mm的高速鋼（gāng）鑽頭，注（zhù）意鑽頭切削刃是否均勻對稱。

 背吃刀量：每鑽深0.5mm提刀排屑（xiè）法。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實（shí）現加工工藝要求，順利完成加工（gōng）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500HBW的狹長槽（cáo），深度為170mm的（de）工件精加工，加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀（dāo）具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度為250mm鑲齒硬（yìng）質合（hé）金刀。

 背吃刀（dāo）量：0.1mm

 進給速度：Vf＝1800mm。

 切削速度：n＝3000mm/min，采用（yòng）順銑的加工方（fāng）法。

 程序開頭加（jiā）G64連續加工指令，順利完成（chéng）加工生產任務，並保證較好的加工（gōng）光（guāng）潔度，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（dù）8mm的鋼板上鑽672個Φ10的陣列通孔，考慮加工（gōng）成本核算和加工效率。

 方案1：刀具選擇（zé）：Φ10mm優質高速鋼鑽（zuàn）頭，每支46元。

 背吃刀量：一（yī）次鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

 鑽（zuàn）頭在（zài）刃磨較好的情（qíng）況下，一次最多鑽20多（duō）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（gěi）速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一（yī）次最多（duō）鑽（zuàn）500左右個孔。

 方案（àn）3：刀具選擇（zé）：Φ10mm硬質合金塗（tú）層鑽頭（tóu），每支630元。

 背（bèi）吃刀量（liàng）：一（yī）次（cì）鑽通。

 進給速度（dù）：Vf＝90mm/min。

 切削速度（dù）：n＝1200r/min。

 鑽（zuàn）頭一次最多（duō）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（jiā）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（kòng）加工中心機床（chuáng）的發展，加工工藝要求的不斷（duàn）提（tí）高，數控加工的方法也更（gèng）加多樣化，從簡單的手工編程（chéng）到複雜的（de）曲麵軟件編程，同（tóng）時對切削刀具的要求也更加（jiā）精確（què）、多（duō）樣。在某些加工環節，實現了（le）加工工藝的要求就是任務（wù）完成，而有些加工生產（chǎn）任務，是講質量、講效益、講效率的。隻有合（hé）理（lǐ）地選擇切削刀具和切削用量，才能保（bǎo）證任務的順利（lì）完成，同時也使效益最大化。