數控加工中心刀具和切削（xuē）用量的選擇探討（tǎo）

數控（kòng）機床加工生產中，在加工工藝確（què）定的情況下，加工刀具（jù）和切削用量的合理選擇是數控加工生產的重（chóng）要環節，是保證數（shù）控加工生產效率和表麵加工質量的重（chóng）要保證。合理選擇切削用量是切削刀具充分發揮（huī）性（xìng）能的（de）保障，合理選（xuǎn）擇切削刀（dāo）具是切削用量（liàng）最有（yǒu）效的（de）保證（zhèng），隻有將兩者有機地結合（hé）起來，才能充分發揮數控機床的加工效率和（hé）加工質量。

 刀具是機床實現切削加工的直接（jiē）執行（háng）者，刀具（jù）的選擇和切削用量的選擇（zé）合理與否，不僅影響（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（xuǎn）擇合（hé）理（lǐ）的刀具和切削用量，不但可以有（yǒu）效提高切削效（xiào）率和加工質量，還可降低成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（jiā）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（jù）有許多性能的要求，加工（gōng）中心用刀具及刀具係統有以下特點：（1）刀片和刀柄高度（dù）的通用（yòng）化（huà）、規則化、係統化；（2）刀片和刀具（jù）參數及切削參數的規範化、典型化；（3）刀片或刀具材料及切削（xuē）參（cān）數（shù）與被（bèi）加工工件材料相匹配；（4）刀片或刀具的使用壽命長，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置（zhì）要求較高；（6）刀柄須有較（jiào）高的強度、剛度和耐磨性（xìng），刀柄及刀具係統（tǒng）的重量不能（néng）超標；（7）刀柄的轉位、重裝和重複（fù）定位精度要求高。

 2、加工中心用刀具材料（liào）

 2.1 常用刀具材料（liào）

 常用數控刀具材料有高速鋼（gāng）、硬質合金、塗層硬質（zhì）合（hé）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（xìng）能的比較

 在常用的刀具中，高速鋼（gāng）、塗層高速鋼的韌性最好，塗層（céng）硬質（zhì）合金的硬度較（jiào）高，硬質合金刀具層中，陶瓷刀具、立方氮化（huà）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，通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種類（lèi）

 數控加工中（zhōng）心常用刀具種類較多，根據刀（dāo）具用（yòng）途，可分為輪廓類加工（gōng）刀具和孔類加工刀（dāo）具等。

 2.3.1 輪（lún）廓類加工刀具。

 第一，麵銑刀。刀片和刀（dāo）齒與刀體的安裝方（fāng）式有整體焊接式，機（jī）夾焊接（jiē）式和可轉位式三種，運用較（jiào）多的是可轉位式。當刀片（piàn）切削刃磨鈍（dùn）或報廢時，可直接在機床上轉位（wèi）或者更換刀片，從而大（dà）大提高加工效率和（hé）產品質量（liàng），根據不同的工件外（wài）形不同的機床性（xìng）能，選擇（zé）適當直徑（jìng）大小的刀具（jù）型號使用方便快捷。麵銑刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑刀是數控機（jī）床（chuáng）運用的（de）較廣泛（fàn）的一種刀具，有整體式和鑲（xiāng）刀片式兩種。一般直徑在Φ20mm以下用整體（tǐ）式。直徑（jìng）在Φ20mm以上多用於鑲齒式，還有刀尖（jiān）圓弧式銑刀，多用於模具加工，適用於曲麵的大量加工，現在的硬質合（hé）金立銑刀（dāo）也可取代鍵槽銑刀作垂直進給。

 第三，球頭刀。圓柱（zhù）形球頭銑刀，主要用（yòng）於模具加（jiā）工，精加工使用，也有成（chéng）形和鑲齒兩種。主要用（yòng）於曲麵加工，其加工表麵質量較（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。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、焊接硬質合金刀（一般用於定做尺寸，深孔鉸刀）、浮動鉸刀。

 第三，鏜刀（dāo）。鏜刀（dāo）分為粗鏜刀、精鏜刀、浮動鏜刀等。精鏜刀（dāo）采用螺絲調節式，每格精度不同，有0.002mm每格直徑，也（yě）有0.01mm每格直徑方向等。

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

 3、加工中心刀（dāo）具選擇原則（zé）

 應根據機床的加工能力、加（jiā）工材料的性能、加工工序、切削（xuē）用量以及其他因素（sù）合理地選（xuǎn）擇（zé）刀具。刀具選擇的總原則是：刀具選用最重要的一點就是看性價比，在機床確定的（de）條（tiáo）件下，首先考慮加工工件材料（liào）的切削性能，參照加工材料的性能選用價格最低的刀具，提高效益，降（jiàng）低成（chéng）本，同時也要安裝調整方便，剛性好（hǎo），耐用度和精度高（gāo）。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工剛性。

 在選取（qǔ）刀具時，要使刀具的直徑與加（jiā）工工件（jiàn）的去（qù）除量相適應，平麵周邊（biān）輪廓的銑削，用立（lì）銑刀；銑削（xuē）平麵用硬質合（hé）金盤銑刀；加工凹凸台時（shí）使用高速鋼立銑（xǐ）刀；加工毛（máo）坯麵或孔粗加工時，選用鑲齒硬質合金玉米銑刀；立體型麵和變斜角輪廓外形（xíng）的加工，常采用球頭刀、環形銑（xǐ）刀（dāo）、錐形（xíng）銑刀和盤銑刀。

 有時候（hòu）刀具的耐用度和精度與刀具價格關係極大，必須注意的（de）是，在有些情況下，選擇價格較高的（de）好刀具，但是好的刀具帶來加工效率和加工質量的提高，則可（kě）以（yǐ）使整個加工成本大大降低。

 4、切削用量選擇

 在數控（kòng）加工中，切削（xuē）用量的選用是最為關鍵的環節，它直接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，在實踐中（zhōng）不斷摸索實驗，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（yào）包括背吃刀量和側吃刀量、進給（gěi）速（sù）度和切削速度。從刀（dāo）具的耐用度考慮，切削用量的選擇方法是先選背吃刀量，其次是進給速度，最後確定切削速度。下麵就筆（bǐ）者在（zài）平時的工（gōng）作中遇到（dào）的加工參數進行分析：

 第一，在機（jī）床型號為DMC635V的機床，加工（gōng）厚度（dù）為（wéi）20mm，材料（liào）為12Cr2Mo的工件上鑽Φ1.2mm的通孔。刀具選擇：Φ1.2mm的高速鋼鑽頭（tóu），注意（yì）鑽頭切削刃是否均勻對稱。

 背（bèi）吃刀（dāo）量：每鑽深0.5mm提刀排屑法。

 進給（gěi）速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實（shí）現加工（gōng）工藝要求（qiú），順利完成加工（gōng）任務。

 第二，在VMC1250型號機床上，加工材（cái）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（gōng），加工餘量為單（dān）邊0.1～0.15mm。刀具選擇（zé）：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度為250mm鑲齒硬質合金刀。

 背吃（chī）刀量：0.1mm

 進給速度（dù）：Vf＝1800mm。

 切（qiē）削（xuē）速度：n＝3000mm/min，采用順銑的（de）加工（gōng）方法。

 程（chéng）序開頭加G64連續加工指令，順利完成加工生產任（rèn）務，並保證較好的加工光潔度，得（dé）到用戶的肯定。

 第三（sān），在VMC1250型號機床在685鋼板調質（zhì）硬度在460HBW，厚（hòu）度8mm的鋼板（bǎn）上鑽672個Φ10的陣列（liè）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（gāng）鑽頭，每支46元（yuán）。

 背吃刀量：一次（cì）鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切（qiē）削速度：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（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。

 方案3：刀（dāo）具選擇：Φ10mm硬質合金塗層鑽頭，每支630元。

 背吃刀量：一次鑽（zuàn）通。

 進給速（sù）度：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最多鑽（zuàn）約2000個孔（kǒng）。這也充分地說明，使用價格高的好（hǎo）刀具，不一定就提高加工成本（běn），效率的（de）提高和數量的增（zēng）加，恰恰是效益的增加。

 5、結語

 隨著數控加（jiā）工中心（xīn）機（jī）床的發（fā）展，加工工藝要求的不（bú）斷提高，數控加工的方法也更（gèng）加（jiā）多樣化，從簡單的手（shǒu）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（shí）現（xiàn）了加工工藝的要求就是任務完成，而有些加工（gōng）生產任務（wù），是講質量、講效益、講效率的。隻（zhī）有合理地選擇切削刀具和切削用量（liàng），才能保證任務的順利完成，同時也使效益最大化。