​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況下，加工刀（dāo）具和（hé）切削用量的合理選擇是數（shù）控加工生產的重（chóng）要環節，是保證數控加工生產效率和表麵加工質量的重要保證。合理（lǐ）選擇切削用量是切削刀具充分發揮性能的保障，合理選擇切削（xuē）刀具是切（qiē）削用（yòng）量最有效的（de）保證，隻有將兩者有機（jī）地（dì）結合起來，才能充分發揮數控機床的加工（gōng）效率和加（jiā）工質量。

 刀具是機床實（shí）現切（qiē）削加工的直接執行（háng）者，刀具的選擇和切削用量（liàng）的選（xuǎn）擇合理與否，不僅影響（xiǎng）到被加（jiā）工零件的質量，甚至可以決定（dìng）機（jī）床功效的發揮和安全生（shēng）產的順利進行。所以（yǐ），在編加工程序時，要選擇合理的刀具和切削用量，不但可以（yǐ）有效提高切削（xuē）效率和加工質量，還可降低成本以（yǐ）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度、加工效率、加工（gōng）工序集（jí）中及零件裝夾次數（shù）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點：（1）刀片和刀柄高度的通用（yòng）化、規則化、係統化；（2）刀（dāo）片和刀具參數及切削參數的規範（fàn）化、典型化；（3）刀片或刀具材料及切（qiē）削（xuē）參數與被加工工件（jiàn）材料相匹配；（4）刀（dāo）片或刀具（jù）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（de）相對位置（zhì）要求較高；（6）刀柄須有較高的強度、剛度和（hé）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（qiú）高（gāo）。

 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（céng）硬質合金、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 刀具性能的比較

 在常用的刀具中，高速鋼、塗層高速鋼的（de）韌性最好，塗層硬質合金的硬（yìng）度較高，硬質合（hé）金刀具層中，陶瓷刀具、立方氮化硼、金剛石（shí）刀具的硬度更高。除（chú）特殊材料外（wài），一般不用（yòng）這幾種材料的刀具（由於其硬度較高刃磨難度大，而成（chéng）型刀具切削刃不易鋒利，容易崩刃，通常用於較硬的材料加（jiā）工）。

 2.3 刀具種類

 數控加工中心常用（yòng）刀具種類較多，根據刀具用途，可（kě）分為輪廓類加（jiā）工刀具和孔類（lèi）加工刀具等。

 2.3.1 輪廓類加工刀具。

 第一（yī），麵銑刀。刀片和刀齒與刀體的安裝（zhuāng）方式有整體焊（hàn）接式，機夾焊（hàn）接式和可轉位（wèi）式三種，運用（yòng）較多的是可轉位式。當刀片切削刃磨鈍或報廢時，可直接在機（jī）床上轉位或者（zhě）更換刀片，從而大大提高加工效率和（hé）產品質量，根據不同的工件外形不（bú）同的機床性能（néng），選擇適當直徑大小（xiǎo）的刀具型號使用方便快捷。麵銑刀直徑一般（bān）為40～400mm。

 第二（èr），立銑刀。立銑刀是數控機床運用的較廣泛的一（yī）種刀具，有整體式和鑲（xiāng）刀片式兩種。一般直徑在（zài）Φ20mm以（yǐ）下用整體（tǐ）式。直徑在Φ20mm以上多用於（yú）鑲齒式，還有刀尖圓弧式銑刀，多用於模具加工，適用於曲麵的大量加（jiā）工，現（xiàn）在的硬質合金立銑刀也（yě）可取代鍵槽銑刀作垂直進給。

 第三，球頭刀（dāo）。圓柱形球頭銑刀，主（zhǔ）要用於模（mó）具加工，精加工（gōng）使用，也有成（chéng）形和鑲（xiāng）齒兩種。主要用於曲麵加（jiā）工，其加工表（biǎo）麵質量（liàng）較高，球頭刀（dāo）中心切削速度為零。球頭刀具不適用（yòng）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（yòng）鑽頭有（yǒu）中心鑽、標準麻花鑽。刀具材料有高速鋼、硬質合金和塗（tú）層硬質合金等。

 第二，鉸刀。有標準高速鋼（gāng）鉸刀、焊接硬質合金（jīn）刀（一般用於定做尺寸，深孔鉸刀）、浮動鉸刀。

 第三，鏜刀。鏜刀分（fèn）為粗鏜刀（dāo）、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（měi）格直徑方向等。

 2.3.3 一些特殊加工（gōng）刀（dāo）具。如T形刀具，開（kāi）槽和切斷用鋸片刀（dāo）具，燕尾槽成型刀（dāo）具等，使（shǐ）用頻率較低。

 3、加工中心刀具選擇原則

 應根據機床的加（jiā）工能力、加工材料的性（xìng）能、加工工序、切削（xuē）用（yòng）量以及其他因素合理地選擇刀具。刀具選擇（zé）的（de）總原（yuán）則是：刀具選用最重要的一點（diǎn）就（jiù）是看性價比，在機床確（què）定的條件下（xià），首先考慮加工工件材料的切削（xuē）性能，參照（zhào）加工材料的性能選用（yòng）價格最（zuì）低的刀具，提高效益，降低成（chéng）本，同時也要安裝調整（zhěng）方便（biàn），剛性（xìng）好，耐（nài）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（tí）高刀具加工剛性。

 在選取刀（dāo）具時，要使刀具的直徑與加工工件的去除量相適應，平麵周邊輪廓的銑（xǐ）削，用立銑刀；銑削平麵用硬質合金盤銑（xǐ）刀；加工凹凸台時使用高速鋼立銑刀；加工毛坯麵（miàn）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的加工，常（cháng）采用球頭刀（dāo）、環形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。

 有時候刀具的耐用度和（hé）精度與刀具價格關係極大，必須注意的是，在有些情況下，選擇價格較高的好刀（dāo）具，但（dàn）是好的刀具帶來加工效率和加（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（zài）數控加工中，切削用量的選（xuǎn）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（tí）高。合理地選擇切削用量（liàng）需要理（lǐ）論和實踐相結合（hé），在實踐中不（bú）斷摸索實（shí）驗，才能更好地（dì）總結、歸納出比較合適的切削用量（liàng）。

 切削用量主（zhǔ）要包括背（bèi）吃刀量和側吃刀量（liàng）、進給速度和切（qiē）削速度。從（cóng）刀具的耐用度考慮，切削用量的（de）選擇方法是先（xiān）選背吃刀量，其次是（shì）進給速度，最後確（què）定切（qiē）削速度。下麵就筆者在平（píng）時的工作中遇到（dào）的加工參（cān）數進行分析：

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

 背吃刀量：每鑽（zuàn）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（yì）要求，順利完成加（jiā）工任務。

 第二，在VMC1250型號機床上，加工材（cái）料為5CrNiMo熱鍛（duàn）模具，調質硬度為500HBW的（de）狹（xiá）長槽，深度為170mm的工件精（jīng）加工（gōng），加工餘量為單邊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，順利完成加工生（shēng）產任務，並（bìng）保證較好的加工（gōng）光潔度，得到用戶（hù）的肯定。

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

 方案1：刀具選擇：Φ10mm優質高速鋼鑽頭，每支46元。

 背（bèi）吃刀量（liàng）：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（kuàng）下，一次最多鑽20多個孔。方（fāng）案2：刀具選擇：Φ10mm硬質合金（jīn）鑽頭，每支360元。

 背（bèi）吃刀量：一次鑽通。

 進（jìn）給速（sù）度：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一次最多鑽500左右個（gè）孔。

 方案3：刀具選擇：Φ10mm硬質合金塗層鑽頭，每支630元。

 背吃刀量：一次鑽（zuàn）通。

 進給速度：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，使用價格高的好刀具，不一定就提高加工成本，效（xiào）率（lǜ）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展，加（jiā）工工藝要求的不斷提高，數控（kòng）加工的方法也（yě）更（gèng）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（qiú）也更加精確、多樣。在某些（xiē）加工環節，實（shí）現了加工工藝的要求就是任務完成，而有些加工生產任務，是講質量、講效益（yì）、講效率的。隻有合理地選擇切削（xuē）刀具和切削用量，才能保證任（rèn）務的順（shùn）利完（wán）成，同時也使效益（yì）最大化。