​數控加工中心刀具和切削（xuē）用量的選擇探討（tǎo）

數控機床加工生產中，在加工工藝確定的情況下，加工刀具和切削用量（liàng）的合理選擇是數控（kòng）加工生（shēng）產的重要環節，是（shì）保證數控加工生產效率和表麵加工質量的重要保證。合（hé）理選擇切削用量（liàng）是切削刀具充分（fèn）發揮性能的保障，合理選擇切削刀具是切削用量最有效的保證（zhèng），隻有將兩者有機地結合起來，才能充分（fèn）發揮數控機床的加工效率和加工質量。

 刀具是機床實現切削加工的直接執行者，刀具的選擇和切削用量的（de）選擇合理與否，不僅影響到被加工零件的質量，甚至可（kě）以決定機床功效的發揮和安全生產的順利（lì）進行。所以，在編加工程序時，要選擇合（hé）理的刀具和切削用（yòng）量，不但可以有效提高切削效率和加工質（zhì）量（liàng），還可降低成（chéng）本（běn）以獲得（dé）最佳（jiā）經濟效益。

 1、加工中心用刀具的基本特征

 為了適應數控機（jī）床加工精度、加工效率、加工工序集中及（jí）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（de）要求，加工中心用刀具及刀具係統有以下特點：（1）刀片（piàn）和刀柄高度的通用化、規則化、係統化；（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（liào）及切削參數與被加工（gōng）工件材料相匹配；（4）刀片或刀具的使（shǐ）用壽命（mìng）長，加工剛性好；（5）刀片及刀柄的定位精（jīng）度高，刀柄對機床主軸的相對位置要求較高（gāo）；（6）刀柄須有較高的強度、剛度和耐（nài）磨性（xìng），刀柄及刀具係統的重量不能超標（biāo）；（7）刀柄的轉位（wèi）、重裝和重複定位精度要求（qiú）高。

 2、加工中心（xīn）用刀具材料

 2.1 常用刀具（jù）材料

 常用數控刀具材（cái）料有高速鋼、硬質合金（jīn）、塗層硬（yìng）質合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等，其中高速鋼、硬（yìng）質合金、塗層硬質合金在數控加工（gōng）中的應用最廣泛（fàn）。

 2.2 刀具性能的比較

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

 2.3 刀具種類

 數（shù）控加工中心常用刀具種類較多，根據刀具用途，可分為輪廓類加工刀具（jù）和孔類加工刀具等。

 2.3.1 輪廓類加工刀具。

 第（dì）一，麵（miàn）銑刀。刀片和刀齒與刀（dāo）體的安裝方式有整體焊接式（shì），機夾焊接式和可轉位式三種，運用較多的是可轉位式。當刀片切削（xuē）刃磨鈍或報廢時，可直接在機床上（shàng）轉位或者更換（huàn）刀片，從而大（dà）大提高加工效率和（hé）產品（pǐn）質量，根據不同的工件外形不同的機床性能，選擇適（shì）當直（zhí）徑大小的刀具型號使用方便快捷。麵銑刀直徑一般（bān）為40～400mm。

 第（dì）二，立銑刀。立銑刀是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Φ20mm以下用（yòng）整體式（shì）。直徑在Φ20mm以（yǐ）上多用（yòng）於（yú）鑲齒式，還有刀（dāo）尖圓弧式銑刀，多用於模具（jù）加工，適用於曲麵的（de）大量加工，現在的硬質合金立銑刀也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（yào）用於模具加（jiā）工，精加工使用（yòng），也（yě）有成（chéng）形和（hé）鑲齒兩種（zhǒng）。主要用於曲麵加工，其加工表麵質量較高（gāo），球頭刀中心（xīn）切削速度為（wéi）零。球頭刀具不適用（yòng）於平麵銑（xǐ）削。

 2.3.2 孔類加工刀（dāo）具。

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

 第二，鉸刀（dāo）。有標準高速鋼鉸刀、焊接硬質（zhì）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、精鏜刀、浮動（dòng）鏜刀等。精（jīng）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 一些特殊加工刀具。如T形（xíng）刀具，開槽和切斷用鋸片刀具，燕（yàn）尾槽成型刀具等，使用頻率較低。

 3、加工中心刀具選擇原則

 應根據機床的加工能力、加工材料的性能、加工工序、切削用量以及其他因素合理（lǐ）地選擇刀具。刀具選擇的總原（yuán）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，首先考慮加工工件材料的切削性能，參照（zhào）加工材（cái）料的性能選用價格最低的刀具（jù），提高效益，降低成本，同時也要安裝調整方便，剛性好，耐用度和精（jīng）度高。在滿足加工（gōng）要求的前提下，盡量（liàng）選擇較（jiào）短的刀柄，以提高刀具加工剛性。

 在選取刀具時，要使（shǐ）刀具的直徑與（yǔ）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；銑削平麵（miàn）用硬質合金盤銑刀；加工凹凸台時（shí）使用高速鋼立銑刀；加工毛坯麵或（huò）孔粗加工時，選（xuǎn）用鑲齒硬質合金玉米銑刀；立體型麵和（hé）變斜（xié）角輪廓外形的加工，常采用球頭刀、環形銑刀（dāo）、錐形銑刀和盤銑（xǐ）刀。

 有時候刀具的耐用度和精度（dù）與刀具價格關係極大（dà），必須注意的是，在有些情（qíng）況下（xià），選擇價（jià）格較高的好刀具，但是好的刀具帶來加工效（xiào）率和（hé）加（jiā）工質量的提高（gāo），則可以使整個加工成本大大降（jiàng）低。

 4、切削用量選擇

 在數控加工中，切削用量（liàng）的選用是最為關鍵的環節，它直接（jiē）影響加工效率和加工質量的（de）提高。合理地選擇切削用量需要理論和實踐相結合，在實（shí）踐中不（bú）斷摸索實驗（yàn），才能更好地總結、歸納出（chū）比較合適的（de）切削用量。

 切削用量主要包括背吃刀量（liàng）和側吃刀量、進給速度和切削速度。從刀具的耐用度考慮，切削用量（liàng）的選擇方法是先（xiān）選背吃刀量，其次是進給速度，最後確定切削速度。下（xià）麵就（jiù）筆者在平時的工作中遇到的加（jiā）工參數進行分析：

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

 背（bèi）吃刀量：每鑽深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（rèn）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，深度為170mm的工件精加工，加工餘量為單（dān）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：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（wán）成加工生產任（rèn）務，並（bìng）保證較好的加工光潔度，得到（dào）用戶的肯定（dìng）。

 第三，在（zài）VMC1250型號機床在685鋼板調質硬度在460HBW，厚度8mm的鋼板上（shàng）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：刀具選擇：Φ10mm優質高速鋼鑽頭，每支（zhī）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：刀具選擇：Φ10mm硬質合金鑽頭，每支360元。

 背吃刀量：一（yī）次（cì）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：刀具選（xuǎn）擇：Φ10mm硬質（zhì）合金塗層（céng）鑽頭，每支（zhī）630元。

 背吃刀量（liàng）：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切削速（sù）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，不一定就提高加工成本，效率的提高和數量的增加，恰恰是效益的增加。

 5、結語

 隨著數控加工中心機床的發（fā）展，加工工藝要求的不斷提高，數（shù）控加工的方法也更加多樣化，從簡（jiǎn）單的手工編程到複雜的曲麵軟件編程，同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（gōng）工藝的要求就是任務完成（chéng），而有些加工生產任務，是講質量、講效益、講效率（lǜ）的。隻有合理地選擇切削刀具和切削用量，才能保證任務的順利完成（chéng），同時也使效益最大化。