數（shù）控加工中心（xīn）刀具和（hé）切（qiē）削用量的選擇探討

數（shù）控機床加工生產中，在加工工藝確定的情況下，加工刀（dāo）具和切削用量的合理（lǐ）選擇（zé）是數控加工生產的重（chóng）要環節，是保證數控加工生產效率和表麵加工質量的重要保證。合理選擇切削用量是切（qiē）削刀具充分發揮性能的保障，合理選擇切削刀（dāo）具是切削用量最有效的保證，隻有將（jiāng）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工質量。

 刀具是機（jī）床（chuáng）實現切削加工的直接執行者，刀具的選擇和切削用量的（de）選擇合（hé）理與否，不僅影響到被加工零件的質量，甚至可以決定機床功（gōng）效的發揮和安全生產的順利進行。所以，在編加（jiā）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率（lǜ）和加工質量，還可降低成本以獲得最（zuì）佳經濟效益。

 1、加工中心用刀具的（de）基本特征

 為了適應數控機床加工精度、加（jiā）工效率、加工工（gōng）序集中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（hé）刀柄高度的（de）通用化（huà）、規（guī）則化、係統化；（2）刀片和刀具參數及切削（xuē）參數的規範化、典型化；（3）刀片或刀具材料及切削參（cān）數與被（bèi）加（jiā）工工件材料相匹（pǐ）配；（4）刀片或（huò）刀具的使用壽命長，加工剛性好；（5）刀片及刀（dāo）柄的定位精度高（gāo），刀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（qiú）高。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用刀具材（cái）料

 常用數控刀具（jù）材料有高速鋼、硬質合金、塗層硬質合金（jīn）、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等，其中高速鋼（gāng）、硬（yìng）質合金、塗層硬質合（hé）金在（zài）數控加工中的應用最廣泛。

 2.2 刀具性能的比較

 在常用的（de）刀具中，高速鋼、塗層高速鋼的韌（rèn）性最好，塗層硬質合金的硬度較高，硬質合金刀具層中，陶瓷（cí）刀具、立（lì）方氮（dàn）化硼、金剛石刀具的硬度更高。除（chú）特殊（shū）材料外，一般不用這幾（jǐ）種材料的刀具（由於其硬度較高刃磨難（nán）度大，而成型刀具切削刃不易鋒利，容易（yì）崩刃，通常（cháng）用於較（jiào）硬（yìng）的材料加工）。

 2.3 刀具種類

 數控加工中（zhōng）心常用刀具種類較多，根據刀具用途（tú），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。

 第一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀體的安裝方式有整（zhěng）體焊接式，機夾焊接式和可轉（zhuǎn）位式三種，運用較多的是可轉位式。當刀片切削刃磨鈍或（huò）報廢（fèi）時，可直接（jiē）在（zài）機（jī）床上轉位或者更換刀片，從（cóng）而大大（dà）提高加工效率和產品質量，根據不同的工件外形不（bú）同的機床性能，選擇適當直徑大小的刀具（jù）型（xíng）號使用方便快捷。麵銑刀直徑一般（bān）為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑刀是（shì）數控機床運用的較廣泛的一種刀具，有整體式和鑲刀片式兩種。一般直徑在（zài）Φ20mm以（yǐ）下（xià）用整（zhěng）體式。直徑在Φ20mm以上多用於鑲（xiāng）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（kě）取代鍵槽銑刀作垂（chuí）直進給。

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

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第一（yī），鑽頭。加工中心常用鑽頭有中心（xīn）鑽（zuàn）、標（biāo）準麻花鑽。刀具材料有高速鋼（gāng）、硬質合金和（hé）塗（tú）層硬質（zhì）合金等。

 第二，鉸刀。有標準（zhǔn）高速鋼鉸刀、焊接硬質合金（jīn）刀（一般（bān）用於定做尺寸（cùn），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。精鏜刀采用螺絲調節式，每格精度不同，有0.002mm每格直徑，也有0.01mm每格直徑方向等。

 2.3.3 一些（xiē）特殊加工（gōng）刀具。如（rú）T形刀（dāo）具，開槽和切斷用鋸片刀具，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、加工材料的性能、加（jiā）工工序、切削用量以及其他因素（sù）合理地選（xuǎn）擇刀具。刀（dāo）具選擇的總原則是：刀具選用最（zuì）重要的一點就是看性價比，在機床確定的條件下，首先（xiān）考慮加工工件材（cái）料的切削性（xìng）能，參照加工材料的性能選用價（jià）格最低的刀具，提高效益，降低成本（běn），同（tóng）時也要安裝調（diào）整（zhěng）方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿（mǎn）足加（jiā）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（dāo）具時，要使刀具的直徑與加工工件的去除量相適應，平麵周邊輪廓的銑削，用（yòng）立銑刀；銑（xǐ）削平（píng）麵用硬（yìng）質合金盤銑刀；加工凹凸台時使（shǐ）用高速鋼立銑刀；加工毛坯麵或孔粗加工時，選用（yòng）鑲齒硬質合金（jīn）玉米銑刀；立體型麵和變斜角輪廓外（wài）形的加工，常采用球（qiú）頭刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。

 有時（shí）候刀具的耐用（yòng）度和精度與刀具價格關（guān）係極大，必須注（zhù）意的（de）是，在有些情況下，選擇價格較高的好刀具，但是好的刀具（jù）帶來加（jiā）工效率和加工質量的提高，則可以使整個加工成本大大降（jiàng）低。

 4、切削用量選擇

 在數（shù）控加工中（zhōng），切削用量的選（xuǎn）用是最為關鍵的環節，它直接（jiē）影響加（jiā）工效率和加工質量的提高。合理地選擇切削用量需要理論和實踐相結合，在實踐中不（bú）斷摸索實驗，才能更好地總結、歸（guī）納出比較合（hé）適的切削用（yòng）量。

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

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

 背吃刀量：每鑽深0.5mm提刀排屑法。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切（qiē）削速度：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝要（yào）求，順利完成加（jiā）工任務。

 第二，在VMC1250型號（hào）機床上，加工材料為5CrNiMo熱（rè）鍛模具，調質硬度為500HBW的狹長槽，深度為170mm的（de）工件精加工，加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的（de）牛鼻刀，刀具長（zhǎng）度為250mm鑲齒硬質合金刀。

 背吃刀量：0.1mm

 進給速度：Vf＝1800mm。

 切削速度：n＝3000mm/min，采用順銑的加工方法。

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

 第三，在VMC1250型（xíng）號機床在685鋼（gāng）板調質硬度在460HBW，厚（hòu）度8mm的鋼板上鑽（zuàn）672個Φ10的陣列通孔，考慮加工成本核算和加工效率。

 方案1：刀（dāo）具選（xuǎn）擇：Φ10mm優（yōu）質（zhì）高速鋼鑽頭，每支46元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速（sù）度：n＝180r/min。

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

 背吃（chī）刀量：一（yī）次鑽通。

 進給速度（dù）：Vf＝30mm/min。

 切削速度（dù）：n＝600r/min。

 鑽頭一次最多鑽500左右個孔。

 方案3：刀具選擇：Φ10mm硬（yìng）質合金塗層鑽頭，每支630元。

 背吃刀量：一（yī）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。這也充分地說明，使用價格高的好刀具，不一（yī）定（dìng）就提高加工成本，效率的提高（gāo）和數量的增加，恰（qià）恰（qià）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（fāng）法也更加多樣化，從簡單的手工編程到複雜的曲麵（miàn）軟件編程，同時對切（qiē）削刀具的要求也（yě）更加精確、多樣。在某些加工環節（jiē），實現了（le）加工工藝（yì）的要求就是任務完成，而有些加工生產任（rèn）務，是講質量、講效益、講效率（lǜ）的。隻有合（hé）理（lǐ）地選（xuǎn）擇切削刀具和切削用量，才能（néng）保證任務的順利完（wán）成，同時也使效益最大化（huà）。