數控加工中心（xīn）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況下，加工刀（dāo）具和（hé）切削用量的合理選擇是數控加工生產的重要環節，是保證數控加工生產效率和（hé）表麵（miàn）加（jiā）工質量的重要保證。合理選擇切削用量是切削刀具充分（fèn）發揮性能的保障，合理選（xuǎn）擇切削刀具是切（qiē）削用量最有效的保證，隻有將兩者有機地結合起來，才能充分發揮數控（kòng）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執行（háng）者，刀具的（de）選擇和切削用量的選擇合理與否，不僅影響到被加工零件的質量，甚至可以決定機床功效的（de）發揮和安全生產的順利進行。所以（yǐ），在編加工程序時，要（yào）選擇合理的刀（dāo）具（jù）和切（qiē）削用量，不但可以有（yǒu）效提高切削效率和加工質量，還可降低成本以獲得最佳經濟效益。

 1、加工中心用（yòng）刀具的基本特征

 為了適應數控（kòng）機床加（jiā）工精度、加（jiā）工效率、加（jiā）工工（gōng）序集中及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要求，加工中心用刀具及刀具係統有以下特（tè）點：（1）刀片和刀柄高度的通（tōng）用（yòng）化、規則化、係統（tǒng）化；（2）刀片和刀具參數及切削參數的規範化（huà）、典型化；（3）刀片或刀（dāo）具材（cái）料及切削參數與被（bèi）加工工件材料相（xiàng）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（qiáng）度、剛度和耐磨性，刀柄及（jí）刀具（jù）係統（tǒng）的重量不能超標；（7）刀柄的轉位（wèi）、重裝和重複定位精度要求高。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用刀具材料

 常用數控刀具材料有高速鋼、硬質合金、塗層硬質合金（jīn）、陶瓷、立方氮化硼（péng）、金剛石等，其中高速鋼、硬質合金、塗層硬質（zhì）合金在數控（kòng）加工中的應用（yòng）最廣泛。

 2.2 刀具（jù）性能的比較

 在常用的刀具中，高速鋼、塗層（céng）高速鋼的韌性最好（hǎo），塗層硬質合金的硬度（dù）較高，硬質合金刀具層（céng）中，陶瓷刀具、立方氮化硼、金（jīn）剛石刀（dāo）具的硬度更高。除特殊材料外，一般不用（yòng）這（zhè）幾種材料的刀具（由於（yú）其硬（yìng）度（dù）較高（gāo）刃磨難（nán）度大，而成型刀具切削刃（rèn）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）

 數控加工中心常用刀具種類較多，根據刀具用途，可分為輪（lún）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（piàn）和（hé）刀齒與刀體的安裝方式（shì）有整體焊接式，機夾焊接式和可轉位式三種，運用較多（duō）的是可轉（zhuǎn）位式。當刀片切削刃磨鈍或報（bào）廢時，可（kě）直接在機床上轉位或者更換刀片，從而大大提高加工效（xiào）率和產品質量，根據不同的工件外（wài）形不同的機床性（xìng）能，選擇適（shì）當直徑大（dà）小的刀（dāo）具型號使用方便（biàn）快捷。麵銑刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑刀是數（shù）控機床運用的較廣泛的一種刀具，有（yǒu）整體式和鑲刀片式（shì）兩種。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，還有刀（dāo）尖圓弧式銑刀，多用於模具加工，適用於曲麵的大量加工，現在（zài）的硬質合金立銑（xǐ）刀也（yě）可取代鍵槽銑（xǐ）刀作垂直進給。

 第三，球頭刀。圓柱（zhù）形球頭銑刀，主要用於模（mó）具加工，精加工（gōng）使用，也有成形和鑲齒兩種。主要用於曲（qǔ）麵加工，其加工表（biǎo）麵（miàn）質量較高，球頭刀中心切削（xuē）速度為零。球頭刀具不適用於平麵銑削。

 2.3.2 孔（kǒng）類加工刀具。

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

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

 第三，鏜刀。鏜刀分為粗鏜刀、精鏜刀、浮動鏜刀（dāo）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。

 2.3.3 一些特殊加工刀具（jù）。如T形刀具，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（jù）選擇原（yuán）則

 應根據機床的加工能力、加工材料（liào）的性能、加工工序、切削用量以及其他因素合（hé）理地（dì）選擇刀具。刀具（jù）選擇的總原則（zé）是：刀具選用最重要的一點（diǎn）就（jiù）是看性（xìng）價（jià）比，在機床確（què）定的條件下，首先考（kǎo）慮加（jiā）工工件材料的切削性能，參照加工材料的性能（néng）選用價格最低（dī）的刀具，提高效益（yì），降低成本（běn），同時也要安（ān）裝調整方便，剛性好，耐用度和精度高。在（zài）滿（mǎn）足加工要求的前提下，盡量選（xuǎn）擇（zé）較短的刀柄，以提高刀（dāo）具加工剛性。

 在選取刀（dāo）具時，要使刀具的直徑與加工工件（jiàn）的去除量相適應，平麵周邊（biān）輪廓的銑削（xuē），用立銑刀；銑削平麵用硬質合金盤銑刀；加（jiā）工凹凸台時使用高速鋼立銑刀；加工毛坯麵或孔粗加工時，選用鑲齒硬質（zhì）合金玉米銑刀；立體型麵和變斜角輪廓外形的加工，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）度和精度與刀具價格關係極大，必須（xū）注意的是，在有（yǒu）些情況下，選擇價格較高的好刀具（jù），但是好的刀（dāo）具帶來加（jiā）工效率和加工質量的提高，則可以使整個加工成本大大降低。

 4、切削用（yòng）量選擇

 在（zài）數控加工（gōng）中，切（qiē）削用量的（de）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提高。合理地選（xuǎn）擇切削用量需要理論和實踐相結合，在實踐中不斷摸（mō）索實驗，才能（néng）更好地總結、歸納出比較合適的切削用量（liàng）。

 切（qiē）削用量主要包（bāo）括背吃刀量和側吃刀量、進給速（sù）度和切削速度。從刀具的耐（nài）用度考慮，切削用量的選擇（zé）方法（fǎ）是先選背吃刀量（liàng），其次是進給速度，最後確定（dìng）切削速度。下麵就（jiù）筆（bǐ）者在平時的工（gōng）作中遇到的加工參數進（jìn）行（háng）分析：

 第一，在機床型號為DMC635V的機床，加工厚度為20mm，材料為（wéi）12Cr2Mo的工件上鑽Φ1.2mm的通孔（kǒng）。刀具選擇：Φ1.2mm的高速鋼鑽（zuàn）頭，注（zhù）意鑽頭切削刃是（shì）否（fǒu）均勻對稱。

 背吃刀量：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。

 實現加工工藝要求，順利完成加工任務。

 第二，在VMC1250型號機床（chuáng）上，加工材料為5CrNiMo熱鍛模（mó）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（liàng）：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（jiā）G64連續加工（gōng）指（zhǐ）令，順利（lì）完成加（jiā）工生產任務，並保證較好的加工（gōng）光潔度（dù），得到用戶的肯定。

 第三，在VMC1250型號機床在685鋼板調質硬度在460HBW，厚度8mm的鋼板（bǎn）上鑽672個Φ10的陣列通孔，考慮加工成本核算和加工效率。

 方案（àn）1：刀具（jù）選擇：Φ10mm優質高速鋼鑽頭，每（měi）支46元。

 背吃刀量（liàng）：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（yìng）質合金鑽頭，每支360元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速（sù）度：n＝600r/min。

 鑽頭一（yī）次最多鑽500左右個孔。

 方案3：刀具選擇：Φ10mm硬（yìng）質合（hé）金塗層鑽頭，每支630元。

 背吃刀（dāo）量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最多鑽約2000個孔。這（zhè）也充分地說明，使用價格高的（de）好刀具，不一定就提（tí）高加工成本，效率的提高（gāo）和（hé）數量的增（zēng）加，恰恰是效益的增加。

 5、結語

 隨（suí）著數控加工中心機床的發展，加工（gōng）工藝要求的不斷提高，數控加工的方法也（yě）更加多樣化，從簡單的手工編程到複雜的曲（qǔ）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（jiā）工工（gōng）藝的要求就是任（rèn）務完成，而有些加工生產任務，是講質量、講效（xiào）益、講效率的。隻有合理地選擇切（qiē）削刀具（jù）和切削用量，才能保（bǎo）證任（rèn）務的順利完成，同時也使效益最大化。