數控加工中心刀具和切削（xuē）用（yòng）量的選擇探討

數控（kòng）機床加工生產（chǎn）中（zhōng），在加工（gōng）工藝確定的情況（kuàng）下，加工刀具和切削用量的（de）合理選擇是數控加工生產的重要環（huán）節，是保證數控加工生產效率和表麵加工質量的重要（yào）保證。合理選擇切削用量（liàng）是切削刀具充分（fèn）發揮性能的保障（zhàng），合理選擇切（qiē）削刀（dāo）具是切削用量最有（yǒu）效（xiào）的保證，隻有將兩者有機地結合起來，才能充分發揮數控機（jī）床的加工效率和加工（gōng）質量。

 刀具是機床實現切（qiē）削加工的（de）直接執行者，刀具的選擇和切削用量的選擇合理與否，不僅影響到被加工（gōng）零件的質量，甚至（zhì）可以決定機床功效的發（fā）揮和安全生產的順利進行（háng）。所以，在編加工程序時，要選擇合理（lǐ）的刀具和切削用量（liàng），不但可以有效（xiào）提高切削效（xiào）率和加工質量，還可降（jiàng）低（dī）成（chéng）本以獲得最佳經濟效益。

 1、加工中心用刀具的基本特征

 為了適應數控（kòng）機床加工精度、加工效率、加工工序集中及零件裝夾次數少等要求，數控機床對所用的（de）刀具有（yǒu）許多性能的要求，加工中心用刀具及刀具係統（tǒng）有以下特（tè）點：（1）刀片和刀柄高度的通用化、規則化、係統化（huà）；（2）刀片和刀（dāo）具（jù）參數及切削參數的規範化、典型化；（3）刀片或刀具（jù）材（cái）料及切削參數與被加工工件材料相（xiàng）匹配；（4）刀片或刀具的使用（yòng）壽命長，加工剛性好；（5）刀（dāo）片（piàn）及（jí）刀柄的（de）定位精度高，刀柄對機床主軸的（de）相對位（wèi）置要求（qiú）較（jiào）高；（6）刀柄須有較高的強度（dù）、剛度和耐磨性，刀柄及（jí）刀具係統的（de）重（chóng）量不能超標；（7）刀柄的轉位、重裝和重複定位精（jīng）度要求高。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用刀具材（cái）料

 常（cháng）用數控刀具材料有（yǒu）高速鋼、硬質合金、塗（tú）層硬質合金（jīn）、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等，其中高（gāo）速鋼、硬質合金（jīn）、塗層硬質合金在數控加工中的應用最（zuì）廣泛。

 2.2 刀具性能的比較

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

 2.3 刀具種類

 數控（kòng）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（jiā）工刀具和孔類加工刀具等。

 2.3.1 輪廓類（lèi）加工刀具。

 第一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀體（tǐ）的安裝（zhuāng）方式有整體焊接式，機夾（jiá）焊接式和可轉位式三種，運用較多的（de）是可轉位式。當刀（dāo）片切削刃磨鈍或報廢時，可直接在機床上轉位或（huò）者更換刀片，從（cóng）而大大（dà）提（tí）高（gāo）加（jiā）工（gōng）效率和產品質量，根（gēn）據不同的工（gōng）件外形（xíng）不同的機床性能，選（xuǎn）擇適當直徑大小的刀具（jù）型號使用方便快（kuài）捷。麵銑刀直徑（jìng）一般為40～400mm。

 第二（èr），立（lì）銑刀。立銑（xǐ）刀是數控（kòng）機床運用的較（jiào）廣泛的（de）一種刀（dāo）具，有整體式（shì）和鑲刀片式兩種。一般直徑在Φ20mm以下用（yòng）整（zhěng）體式。直（zhí）徑在Φ20mm以上多用於（yú）鑲齒式，還有刀尖圓弧式（shì）銑刀，多用（yòng）於模（mó）具加工，適用於曲麵的大（dà）量加工，現在（zài）的硬質（zhì）合金立銑刀也可取（qǔ）代（dài）鍵槽銑（xǐ）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（gōng）使用，也有成形和鑲齒兩種。主要用於（yú）曲麵加工，其加（jiā）工表麵（miàn）質（zhì）量較高，球頭刀中心切削速度為零。球頭刀具不適用於平麵銑削。

 2.3.2 孔類（lèi）加（jiā）工（gōng）刀具。

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

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

 第三，鏜刀。鏜刀分為粗（cū）鏜刀、精鏜刀、浮動鏜刀等。精鏜刀采用（yòng）螺絲調節式，每格精度不同（tóng），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（qiē）斷用鋸片刀具，燕尾槽成（chéng）型刀具等（děng），使用頻率較低。

 3、加工中心刀（dāo）具選擇原則

 應根據機（jī）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地選擇刀具（jù）。刀具選擇的總原則是：刀具選用最重（chóng）要的一點就是（shì）看性價比，在機（jī）床確定的條件下，首先考慮加工工件材料的切削性能，參照加工材料的性能選用價格最低的（de）刀具，提高效益（yì），降低成本，同時也要安裝調（diào）整（zhěng）方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡（jìn）量選擇（zé）較短的刀柄，以提高刀（dāo）具（jù）加工剛性。

 在選（xuǎn）取刀具時，要使刀具的直徑與加工工件（jiàn）的去除量相適應，平麵（miàn）周邊輪廓的銑削，用立銑刀；銑削平麵（miàn）用（yòng）硬質（zhì）合金盤銑刀；加工凹凸台時使用高速鋼立（lì）銑刀；加工毛坯麵或孔粗加工時，選用鑲齒（chǐ）硬質合金玉米銑刀；立體型麵（miàn）和變斜角輪廓外（wài）形的加工，常采用球頭刀、環形銑刀、錐形銑（xǐ）刀和盤銑刀（dāo）。

 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，選擇價格較高的（de）好刀具（jù），但是（shì）好的刀具帶來加工效率和加工質（zhì）量的提高，則可以（yǐ）使整（zhěng）個加工成本大大降低。

 4、切削用量選擇

 在（zài）數控加工中，切削用量的選用是最為關鍵的環節，它直接影響加（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（shí）踐中不斷摸索實驗，才（cái）能（néng）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（chī）刀量、進給速（sù）度和切削速度。從刀具的耐用度考慮，切削用量的選擇方法是先選（xuǎn）背吃刀量，其次是進（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的加（jiā）工參數進行分析：

 第（dì）一，在機床（chuáng）型號為DMC635V的機床，加（jiā）工厚（hòu）度為20mm，材料為12Cr2Mo的工件上鑽Φ1.2mm的通（tōng）孔。刀具選擇：Φ1.2mm的高速鋼鑽頭，注意鑽頭切（qiē）削刃是（shì）否均勻對稱。

 背吃刀量：每鑽（zuàn）深0.5mm提刀排屑法。

 進給（gěi）速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝要（yào）求，順利完成加工任務。

 第二，在VMC1250型號機床上，加工材料為5CrNiMo熱（rè）鍛模具（jù），調質硬度為500HBW的狹長槽，深（shēn）度為170mm的工件精加工，加（jiā）工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度為（wéi）250mm鑲齒硬質合金刀。

 背吃（chī）刀量：0.1mm

 進給速度：Vf＝1800mm。

 切削速（sù）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，順利完成加工（gōng）生產任務，並保證較好的加工（gōng）光潔度，得到用（yòng）戶的肯（kěn）定。

 第三，在VMC1250型號機（jī）床（chuáng）在685鋼（gāng）板調質硬度在460HBW，厚（hòu）度8mm的鋼板上鑽672個（gè）Φ10的陣列通孔（kǒng），考慮加（jiā）工成本核算和加工效率。

 方案（àn）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。

 切削速度：n＝180r/min。

 鑽頭在刃磨較好的情況下（xià），一次最多鑽20多（duō）個（gè）孔。方（fāng）案2：刀具選擇：Φ10mm硬質合金鑽頭，每支（zhī）360元。

 背（bèi）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。

 方（fāng）案3：刀具選擇：Φ10mm硬質合金塗層鑽（zuàn）頭，每支630元。

 背吃刀量（liàng）：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最多鑽（zuàn）約（yuē）2000個孔。這也充分地說明，使（shǐ）用價格高的好刀具（jù），不一定就提高加工成本，效率的提高和數量的增加，恰恰是（shì）效益的增加（jiā）。

 5、結語

 隨著（zhe）數控加（jiā）工中心機床的發展，加工工藝要求的不斷提高，數控加工的方法也更加多樣化，從簡單的（de）手工編程到複雜的曲（qǔ）麵軟件（jiàn）編程，同時對切削刀（dāo）具的要求也更（gèng）加精確、多樣。在某（mǒu）些加工環節，實現了加工工藝的要求就是任務完（wán）成，而有些加（jiā）工生（shēng）產任務（wù），是講質量、講效益、講效率的。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，同時也使效益最大化。