​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（gōng）刀具（jù）和（hé）切削用量的合理選擇是數控加（jiā）工生產的重要環節，是保證（zhèng）數控加工生產（chǎn）效率和表麵加工（gōng）質量的重要保證。合理選擇切削用量是切削刀具充分發揮性能的（de）保障（zhàng），合理選擇（zé）切削刀具是切削用（yòng）量最有效的保證，隻有將兩者有機地結合起來，才能充分發揮數控機（jī）床的加工效率（lǜ）和加工質量。

 刀具是機床實現切削加工的直接（jiē）執行者，刀具的選擇和切削用量的選擇合理與否，不僅影響到被加工零件的質量，甚至（zhì）可以決定機（jī）床功效的發揮和安全生產的（de）順利進行。所以，在編（biān）加工程序時，要（yào）選擇合理的刀具和切削用量，不但可以（yǐ）有效提高切削效率（lǜ）和加工（gōng）質量，還可降（jiàng）低成本以獲得最佳經濟（jì）效益。

 1、加工中心（xīn）用刀具的基本特征

 為了適應數控機（jī）床加工精度、加工效率、加工（gōng）工序集中及零件裝夾次數（shù）少等要求，數（shù）控機床對所用的刀具有許多性能的要求，加工中（zhōng）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（guī）則化、係統化；（2）刀片和刀具參數及切削參數的規範化（huà）、典型化；（3）刀片或刀具材料及切削參（cān）數與被加工工件材料相匹配；（4）刀片或刀具的使用壽命長，加（jiā）工剛性好；（5）刀片及刀柄的定位精度高，刀柄（bǐng）對機床主軸的相對位（wèi）置要求（qiú）較高；（6）刀（dāo）柄須有（yǒu）較高的強度、剛度和（hé）耐（nài）磨性，刀柄及刀具係統的重量不能超（chāo）標；（7）刀柄的轉位（wèi）、重裝和重（chóng）複定（dìng）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（zhì）合金、塗層硬（yìng）質合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石（shí）等，其中高速鋼、硬質合金、塗層硬（yìng）質合金在數控加工（gōng）中的應用最廣泛。

 2.2 刀具性能（néng）的比較

 在常用（yòng）的刀具中，高速鋼、塗層高速鋼的韌性最好，塗層硬質合金的硬度較高，硬質合金刀具層中，陶瓷刀具、立方氮化硼、金剛石刀具的硬度更高。除特殊（shū）材料外，一般（bān）不用這幾種材料的（de）刀具（jù）（由於其硬度較高刃磨難度大，而成型刀（dāo）具（jù）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（shù）控加工中心常用刀具種類較多，根據刀具用途，可分為輪廓（kuò）類加工刀具（jù）和孔類加工刀具等。

 2.3.1 輪廓類加工刀具。

 第一，麵銑刀。刀片和（hé）刀齒與刀體的安裝方式有整體焊接式，機夾焊接式和可轉位式三種，運用（yòng）較多的是可轉位式（shì）。當刀片切削（xuē）刃磨鈍或報廢時，可直接在機（jī）床上轉位或者更換刀片，從（cóng）而大大提高加工（gōng）效率和產品質量，根據不同的工件外形不同的（de）機床性能，選擇適當直徑大小的刀具型號使用方便快捷。麵銑刀直徑（jìng）一般為40～400mm。

 第（dì）二，立銑刀。立（lì）銑刀是數（shù）控機床運（yùn）用的較廣泛的一種刀具，有整體式和鑲刀片式兩種。一般直徑在Φ20mm以下用整體式（shì）。直徑在Φ20mm以上多（duō）用於鑲齒式，還有刀（dāo）尖圓弧式銑刀，多用於模具加（jiā）工，適用於曲（qǔ）麵（miàn）的大（dà）量加工，現（xiàn）在的硬質合金立銑刀也可取代鍵槽銑刀作垂直進給。

 第三，球頭刀。圓（yuán）柱形球頭銑刀，主要用於（yú）模具加工，精加工使用，也有成形和（hé）鑲齒兩種。主（zhǔ）要用於曲麵加工，其加工表麵質（zhì）量較高，球頭（tóu）刀（dāo）中心切削速度為零。球頭刀具不適用於平（píng）麵銑削。

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第（dì）一，鑽頭。加工中心常用鑽（zuàn）頭有中心（xīn）鑽、標準麻（má）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。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。鏜刀分為粗鏜刀（dāo）、精鏜刀、浮動鏜刀等。精（jīng）鏜刀采用螺絲調節式，每格精（jīng）度不同，有0.002mm每格直徑，也有0.01mm每（měi）格直徑方向等（děng）。

 2.3.3 一（yī）些特殊（shū）加工刀具。如T形刀具（jù），開槽和切斷用鋸片（piàn）刀具，燕尾槽成型（xíng）刀具等，使用（yòng）頻率較低。

 3、加工中（zhōng）心刀具選擇原則

 應根據機（jī）床的加（jiā）工能力、加工（gōng）材料的性能、加（jiā）工工序、切削用量以（yǐ）及其他因素合理地選擇刀具。刀（dāo）具選擇的總原則是：刀具選用最重要的一點就（jiù）是看性價比，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（zhào）加工材料的性能選用價格最（zuì）低的刀具，提（tí）高效（xiào）益，降低成本（běn），同時也要（yào）安裝調（diào）整方（fāng）便，剛（gāng）性好，耐用度和精度高。在滿足加工要（yào）求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工剛性。

 在選取刀具時（shí），要使刀（dāo）具的（de）直徑與加工（gōng）工件的去除（chú）量（liàng）相適應，平麵周邊輪廓的銑削，用立銑刀；銑削平麵用硬質合（hé）金盤銑刀（dāo）；加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（yòng）鑲齒硬質合金玉米銑刀；立體型麵（miàn）和變（biàn）斜（xié）角輪廓外形的加工（gōng），常采用球（qiú）頭刀、環形銑刀、錐形銑刀（dāo）和盤銑（xǐ）刀。

 有時（shí）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（xuǎn）擇（zé）價格（gé）較高（gāo）的好刀具（jù），但是好的刀具帶來加工效率和加工（gōng）質量的提（tí）高，則（zé）可以使整個加工（gōng）成本大大降低。

 4、切削用量選擇

 在數（shù）控加工中，切削用（yòng）量的選用是最為關鍵的環節，它直接（jiē）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，在實踐（jiàn）中不斷摸索實驗，才（cái）能更好地總結（jié）、歸納出比較合（hé）適的切削用量。

 切削（xuē）用量主要包括（kuò）背（bèi）吃刀量和（hé）側吃（chī）刀量、進給速度（dù）和切（qiē）削速度。從（cóng）刀（dāo）具的耐用度考慮，切削用量的選（xuǎn）擇方（fāng）法是先選背吃刀量，其次是進給速度，最後確定切削速度。下麵就筆者在平時的工作（zuò）中遇到的加工參數進行分析：

 第一（yī），在機床型號為（wéi）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：Φ1.2mm的高速鋼（gāng）鑽頭（tóu），注意鑽頭切削刃是否均勻對稱（chēng）。

 背吃刀量：每鑽深0.5mm提刀排屑法。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝要求，順利完成加（jiā）工任務（wù）。

 第二，在VMC1250型號機床上，加工材（cái）料（liào）為5CrNiMo熱鍛模具（jù），調質硬度為500HBW的狹（xiá）長槽，深度為（wéi）170mm的工件精加工，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（dù）：n＝3000mm/min，采用（yòng）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，並保證較好的加工光潔度（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的鋼板上鑽672個Φ10的（de）陣列通孔，考（kǎo）慮加工成本核算和加工效率。

 方案1：刀具選（xuǎn）擇：Φ10mm優質高速鋼鑽頭，每支46元。

 背吃刀量：一次鑽（zuàn）通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速（sù）度：n＝180r/min。

 鑽（zuàn）頭在刃磨較好的情況（kuàng）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（dāo）量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一次（cì）最（zuì）多鑽500左右個孔。

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

 背吃刀量：一次鑽（zuàn）通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切（qiē）削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次（cì）最多鑽約（yuē）2000個孔。這也充分地說（shuō）明，使用價（jià）格高的好刀具，不一定就提高加工成（chéng）本，效率的提高和（hé）數量的增加，恰（qià）恰是效益的增加。

 5、結語

 隨著（zhe）數控加工中心機床的發展，加工工藝要求的不斷提高，數控加工的方法也更加多樣化，從簡單的手（shǒu）工編（biān）程到複雜（zá）的曲麵軟件編程，同時對切削刀具的（de）要求也更加精（jīng）確、多樣。在某些加工環節，實現（xiàn）了加工工藝的要求就是任務完（wán）成（chéng），而有些加工生產任務，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（yòng）量，才能保證任務（wù）的順利完成，同時也使效益最大化。