數控加工（gōng）中心刀具和切削用量（liàng）的選擇探討

數控機床加工（gōng）生產中，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（shì）數控（kòng）加工生產的重要環節，是保證數控加工（gōng）生產效率和表麵加（jiā）工質量的重（chóng）要保證。合理選擇切削用（yòng）量是切削刀具充分發揮性（xìng）能的保障，合理選擇切削刀具是切削用量最有效的（de）保（bǎo）證，隻有將兩者有機（jī）地結合起來，才能充分發揮數控機床的加工效率和（hé）加工質量。

 刀具是機床實現切（qiē）削加工的直接執行者，刀具的選（xuǎn）擇和切（qiē）削用量的選擇合理與否，不僅影（yǐng）響（xiǎng）到被加工（gōng）零件的質量，甚至可以決定（dìng）機床功（gōng）效的發揮和安全（quán）生產的順利進行。所以（yǐ），在編加工程序時，要選擇（zé）合理（lǐ）的刀具和切（qiē）削用量，不但可以（yǐ）有效提高切削效率和加工質量（liàng），還可降低（dī）成本以獲（huò）得最佳經濟效益。

 1、加工中心用刀具（jù）的基本特征

 為了適應數控機床加工精（jīng）度、加工效率、加工工序集中及零件裝夾次數少（shǎo）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（tǒng）化；（2）刀片和刀具（jù）參數及切削參數的規範化、典型化；（3）刀片（piàn）或刀（dāo）具材料及切削參數與被加工工（gōng）件材料（liào）相匹配；（4）刀片或刀具的使用壽命長，加（jiā）工（gōng）剛性好；（5）刀片及刀柄的（de）定位精度高，刀柄（bǐng）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、剛度和耐磨性，刀柄及刀具（jù）係統的重量不能超標；（7）刀柄的轉位、重裝和重複（fù）定（dìng）位精度要求高。

 2、加（jiā）工（gōng）中心用刀具（jù）材料

 2.1 常用（yòng）刀具材料

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

 2.2 刀具性（xìng）能的比較

 在常用的刀具中，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（yìng）質合金刀具層中，陶瓷刀具（jù）、立方氮（dàn）化硼、金（jīn）剛石刀具的硬度（dù）更高。除特殊材料外，一般不用這幾（jǐ）種材料的刀具（由於其硬（yìng）度較高刃磨難度大，而成型刀具（jù）切削刃不易鋒利，容易崩刃，通常用於較（jiào）硬的（de）材（cái）料（liào）加工）。

 2.3 刀具種類

 數（shù）控加工中心（xīn）常用刀具種類（lèi）較多，根據（jù）刀具用途，可（kě）分（fèn）為輪廓類加工刀具和孔類加工刀具等（děng）。

 2.3.1 輪廓類加工刀具。

 第一，麵銑刀。刀片和刀齒與（yǔ）刀體的安裝方式（shì）有整體焊接式，機夾（jiá）焊接式和（hé）可轉位式三種，運用較多的是可轉位式。當刀片切削刃磨鈍或報廢時，可直接在（zài）機床上轉位或（huò）者更換刀片，從而大大提高加工效率和產品質量，根據不同的工件外形不同的機床性能，選擇適當直徑（jìng）大小（xiǎo）的刀具型號使用方便快捷。麵銑（xǐ）刀直徑一般為40～400mm。

 第（dì）二，立銑刀。立銑（xǐ）刀是數控機床運（yùn）用的較廣泛的（de）一種刀具，有整體式和鑲（xiāng）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，還有刀（dāo）尖圓（yuán）弧式銑刀，多用於（yú）模具加工，適用於（yú）曲麵的大量加工（gōng），現在的硬質合金立銑刀也（yě）可取代鍵槽銑刀作垂直進給。

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

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第一，鑽頭（tóu）。加工中心常用鑽頭有中心鑽（zuàn）、標準麻花鑽。刀具材料有高速鋼、硬質合金和塗層硬（yìng）質合金等。

 第二，鉸刀。有標準高速鋼鉸刀、焊（hàn）接硬質合金刀（一般用於（yú）定（dìng）做尺寸，深孔（kǒng）鉸刀）、浮動鉸刀。

 第三，鏜刀。鏜（táng）刀分為粗鏜刀（dāo）、精鏜刀、浮動鏜刀等。精（jīng）鏜（táng）刀采用螺絲調節式，每格精（jīng）度不同，有（yǒu）0.002mm每格直徑，也有0.01mm每格直徑方向等。

 2.3.3 一（yī）些特殊加工刀具。如T形刀具，開槽和切斷用鋸片（piàn）刀具，燕尾槽成型刀具等，使用頻率較低。

 3、加工（gōng）中心刀具選擇原則

 應根據機床的（de）加工能力（lì）、加工材料的性能、加工工序、切削用量以及其他因素合（hé）理地選擇刀具。刀具選擇的總（zǒng）原則是：刀具選用最重要的（de）一點就是看性價比，在機床確定的條件（jiàn）下，首先考慮加工工件材料的切削（xuē）性能，參照加工材料的性（xìng）能選（xuǎn）用價格（gé）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（xìng）好，耐用度和精度高。在滿足加工要（yào）求的前提下，盡量（liàng）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（dāo）具的直徑與加工工件的去除量相（xiàng）適應，平麵周邊輪（lún）廓的銑削，用立銑刀；銑削平（píng）麵用硬質合金盤銑刀；加（jiā）工凹凸（tū）台時使用高速鋼立銑刀；加工毛坯麵（miàn）或孔（kǒng）粗加工時，選用鑲（xiāng）齒硬（yìng）質合金玉米銑刀；立體型（xíng）麵和變斜角（jiǎo）輪廓（kuò）外形的加工，常采用球頭刀、環形（xíng）銑（xǐ）刀、錐（zhuī）形銑刀和盤銑刀。

 有時候刀具的耐用度和精度（dù）與刀具價格關係極大（dà），必須注（zhù）意的是，在有些（xiē）情況（kuàng）下，選（xuǎn）擇價格較高的好刀具，但是好的刀具帶來加工效率和（hé）加工質量的提高，則可以使整個加工成本大大降低。

 4、切削用（yòng）量選擇

 在數控加工中，切削用量的選用（yòng）是最為關鍵（jiàn）的環（huán）節（jiē），它直接影響加工效率和加工質量的提（tí）高。合理地選擇（zé）切削用（yòng）量需要理論（lùn）和實踐相結合，在實踐中不斷摸索實（shí）驗，才能更好地總結、歸納出比較合適的切削用量。

 切削用量主要包括背吃刀量和側吃刀（dāo）量（liàng）、進給速度和切削速度。從刀（dāo）具的耐（nài）用度考慮，切削（xuē）用量的選擇方法是先選背（bèi）吃刀量，其次是（shì）進給速度，最後（hòu）確定切（qiē）削速度（dù）。下麵就筆（bǐ）者在平時（shí）的工作（zuò）中遇到的加（jiā）工參數進（jìn）行分析：

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

 背吃刀量：每鑽深0.5mm提刀排屑法（fǎ）。

 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（jī）床（chuáng）上，加工材（cái）料（liào）為（wéi）5CrNiMo熱鍛模具，調質硬度為500HBW的狹長槽，深度為170mm的工件精（jīng）加工，加工（gōng）餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛（niú）鼻刀，刀具長度為250mm鑲齒硬（yìng）質合金刀。

 背吃刀（dāo）量：0.1mm

 進給速度：Vf＝1800mm。

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

 程序開頭加G64連續加工指令（lìng），順（shùn）利（lì）完成加工生（shēng）產任（rèn）務，並保證較好的加工光潔度（dù），得到用（yòng）戶（hù）的肯（kěn）定。

 第三，在VMC1250型號（hào）機床在（zài）685鋼板調質硬度（dù）在460HBW，厚度（dù）8mm的鋼板上鑽672個Φ10的陣（zhèn）列通孔，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，每支46元。

 背吃刀量：一次鑽（zuàn）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（duō）鑽20多個孔。方案2：刀具選擇：Φ10mm硬質合金（jīn）鑽頭，每支360元（yuán）。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一次最多鑽500左右個孔（kǒng）。

 方案3：刀（dāo）具選擇：Φ10mm硬質（zhì）合金塗層鑽頭（tóu），每支630元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最多（duō）鑽約2000個（gè）孔。這也充分地說（shuō）明（míng），使用價格高的好刀具，不一定（dìng）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（gōng）中心機床的發（fā）展，加工工藝要求的不斷提高，數控加工的方法也更加多樣化（huà），從簡單的手工編程到（dào）複雜的曲麵軟件編程，同（tóng）時對切削刀具的要求也更加精確、多樣。在某些加工環節，實現了加工工藝的要求就是任務完成，而有些加工（gōng）生產任（rèn）務，是講質量、講效益、講（jiǎng）效率的。隻有合理地選擇切削（xuē）刀具和切削用量，才能保證任務的順（shùn）利完成，同時也使效益最大化。