​數控加工中心刀具和切削用量的選擇探討

數控機床加工生產中，在加工工藝確定的情（qíng）況下，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節，是（shì）保證數控加工生（shēng）產效率和（hé）表（biǎo）麵加工質量的重要保證。合理選擇切削用量是切削刀具充分（fèn）發（fā）揮性能的保障，合理（lǐ）選擇切削刀具是切削用量最有效的保證，隻有將兩（liǎng）者有機地結合起來（lái），才能充（chōng）分發揮數（shù）控機床的（de）加（jiā）工效率和加工質（zhì）量。

 刀具是（shì）機（jī）床實現切削加工的直接執行者，刀具的選擇（zé）和切削用量的選擇合理（lǐ）與否，不僅影（yǐng）響到被加工零件的質量，甚至可以決定機床（chuáng）功效的發揮和安（ān）全生產（chǎn）的順利進行。所以，在編加工（gōng）程（chéng）序時，要選（xuǎn）擇合理的刀具和切削用（yòng）量，不（bú）但可以（yǐ）有效提高切（qiē）削效率和加工質量，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

 為了適應數控機床加工精（jīng）度、加工效率（lǜ）、加工工序集中及零件裝夾次數少等要（yào）求，數控機床對所用的刀具（jù）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、係統化；（2）刀片和刀具參數（shù）及切削參數的規範化、典型化；（3）刀片或刀具（jù）材料及切削參數與被加工工件材料相匹配；（4）刀片或刀具的使用壽命（mìng）長，加工（gōng）剛性好；（5）刀片及刀柄的定位精度高，刀柄對機床主（zhǔ）軸的相對位置要求較高；（6）刀柄須（xū）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高。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用（yòng）刀具（jù）材料

 常用數控刀具材料有高速鋼（gāng）、硬質合（hé）金、塗層（céng）硬質合金、陶瓷、立方（fāng）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 刀具性能的比較

 在（zài）常用（yòng）的刀（dāo）具中，高速鋼、塗層（céng）高速鋼的韌性最好，塗層硬質（zhì）合金的硬度較高，硬質合金刀具層中，陶瓷刀具、立方氮化硼、金剛（gāng）石刀具（jù）的硬度更高。除特殊材料外，一般不用（yòng）這幾種材料的刀具（由於其硬度較高刃磨難度（dù）大，而成型刀具切削刃（rèn）不易鋒利，容易崩刃，通常用於較硬（yìng）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（kě）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（dì）一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀體（tǐ）的安裝方式有整體焊接式，機夾焊接式和可轉位式（shì）三種，運用較多的是可轉位式。當刀片切削刃磨鈍或報廢（fèi）時，可直接在機（jī）床（chuáng）上轉位或者更換刀片，從而大大提高加工效率和產品質量，根據不同的（de）工件外形不同的機（jī）床（chuáng）性能，選擇適當直徑大小的刀具（jù）型號使用（yòng）方便快捷（jié）。麵銑刀直（zhí）徑（jìng）一般為40～400mm。

 第二（èr），立銑刀。立銑刀是數控機床運用的較廣泛（fàn）的一種刀（dāo）具，有整體式和鑲刀片式兩（liǎng）種。一般直徑在Φ20mm以（yǐ）下用整體式。直徑在Φ20mm以上多用於鑲齒式，還有（yǒu）刀尖圓（yuán）弧式銑刀，多用於模具加工，適用於曲麵的大量加（jiā）工，現在的硬質合金立銑刀也（yě）可取代鍵槽銑刀作垂（chuí）直進給。

 第三，球頭刀。圓柱形球頭（tóu）銑刀（dāo），主要（yào）用於模具（jù）加工，精加工（gōng）使用，也有成形和鑲齒兩種。主（zhǔ）要用於曲麵加工，其（qí）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（bú）適用於平麵銑削（xuē）。

 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、硬質合金和塗層硬質合金等。

 第二（èr），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（cùn），深孔鉸刀）、浮動鉸刀。

 第三，鏜刀。鏜（táng）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（děng）。

 2.3.3 一些特殊加工刀具。如T形刀具，開槽和切斷（duàn）用鋸片刀具，燕尾槽成型（xíng）刀具等，使用頻率（lǜ）較低（dī）。

 3、加工中（zhōng）心刀具選擇原則

 應根據機（jī）床的加工能力（lì）、加工材料的性能、加（jiā）工工序、切削用量以及其他因素（sù）合理地選擇刀具。刀具選（xuǎn）擇的（de）總原則是：刀具選用最重要的一點就（jiù）是（shì）看性價比，在（zài）機床確定的條（tiáo）件下（xià），首（shǒu）先考慮加工工件材料的切削性能，參（cān）照加工材料的性能（néng）選用價格最低的刀具，提高效益，降低成本，同時也要安裝調整方便，剛性好，耐用（yòng）度和精度高。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（gōng）剛性。

 在選取刀具（jù）時，要使刀具的直徑與加（jiā）工工（gōng）件的（de）去除量相適應，平麵周邊輪廓的銑削，用立銑刀；銑削平麵用硬質合金盤銑刀；加工凹凸台時使用高速鋼立銑刀；加工（gōng）毛坯麵或孔粗加工時（shí），選用（yòng）鑲齒硬質合金玉（yù）米（mǐ）銑刀；立體型麵（miàn）和變斜角（jiǎo）輪廓外形的加工（gōng），常采用球頭刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。

 有時候刀具的耐用（yòng）度（dù）和精度與刀具價（jià）格關係極大，必須注意的是，在有些情況下，選擇價格較（jiào）高的好刀具，但是好的刀具帶來加工效率和加工質（zhì）量的提高，則可以使整個加工成本大大降低。

 4、切削用量選擇

 在數控加工中，切削用量的選用是最為關鍵的環節，它直接影響（xiǎng）加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，在實踐中不斷（duàn）摸（mō）索實驗，才（cái）能更好地總（zǒng）結、歸納出比較合（hé）適的切削用量。

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

 第一，在（zài）機（jī）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（zé）：Φ1.2mm的高速鋼鑽頭，注意鑽頭切削刃是否均勻對稱。

 背（bèi）吃（chī）刀量：每鑽深0.5mm提刀排屑法（fǎ）。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削（xuē）速（sù）度：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝（yì）要求，順利完成加工任務。

 第二（èr），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（xiá）長槽，深度（dù）為170mm的工件精加工，加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的（de）牛鼻刀，刀具長度為250mm鑲（xiāng）齒硬（yìng）質合（hé）金刀（dāo）。

 背（bèi）吃刀量：0.1mm

 進（jìn）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，順利完成加工生產任務，並保（bǎo）證較好的加工光潔度（dù），得到（dào）用戶的肯定。

 第三，在VMC1250型號機床在685鋼板（bǎn）調（diào）質硬度在460HBW，厚（hòu）度8mm的鋼板（bǎn）上鑽672個Φ10的陣列通孔，考慮（lǜ）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（zuàn）頭，每（měi）支46元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 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：刀具選擇：Φ10mm硬質合金鑽頭，每支360元。

 背吃刀量：一次（cì）鑽通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速（sù）度：n＝600r/min。

 鑽頭一次最多鑽500左右個孔。

 方案3：刀具選擇：Φ10mm硬質合金（jīn）塗層（céng）鑽頭（tóu），每支630元。

 背吃刀量（liàng）：一次鑽通。

 進（jìn）給速度（dù）：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（jià）格高（gāo）的好刀具，不一定就（jiù）提高加工成本（běn），效率的提高和數量的增加（jiā），恰恰是效益的增加。

 5、結語

 隨著數控（kòng）加工中心機床（chuáng）的（de）發展，加工工藝要求（qiú）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（gōng）編（biān）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，實現了加工工藝的要求就是任務完成，而有些加工生產（chǎn）任務，是講（jiǎng）質量、講效益、講效（xiào）率的。隻有合理地選擇切削刀具和切（qiē）削用量，才能保證任務的順（shùn）利完成，同時（shí）也使效益最大（dà）化。