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（shēng）產中（zhōng），在加工工藝確定的情況下，加工刀具和切削用量的合理（lǐ）選擇是數控（kòng）加工生產的重要環節，是保證數控加工生（shēng）產效率和（hé）表麵加工質量的重要保證。合理選擇切削（xuē）用（yòng）量是切削刀具充分發揮（huī）性能的保障，合理選擇切削（xuē）刀具（jù）是切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（fèn）發（fā）揮數（shù）控機床的加工效（xiào）率和（hé）加工質量。

 刀具是機床實現切削加工的（de）直接執行者，刀具的選擇和切削用量的選擇（zé）合理與（yǔ）否，不僅影響到被加工（gōng）零件的質量，甚至可以決（jué）定機床（chuáng）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（yào）選擇合理的（de）刀具和切（qiē）削用（yòng）量（liàng），不但可以有效提高切（qiē）削效率和加（jiā）工質量，還可（kě）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度、加工效率、加工工序集中及零件裝夾次數（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（gāo）度的通用化、規則化、係統化；（2）刀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（jí）切削（xuē）參數與被加工工件材料相匹配；（4）刀片或刀具的使（shǐ）用壽（shòu）命長，加工剛性好；（5）刀片及刀柄（bǐng）的定位精（jīng）度高，刀（dāo）柄對機床主軸的相對位置要求較高；（6）刀柄（bǐng）須有較高的強度、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（wèi）、重裝（zhuāng）和重（chóng）複定位精度要求高。

 2、加工中心（xīn）用刀具材料

 2.1 常用刀具材料（liào）

 常用數控刀具材料有高速鋼、硬質合金、塗層硬質合（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（de）比較

 在常用的刀具中，高速鋼、塗層高（gāo）速鋼的韌（rèn）性（xìng）最好，塗層硬（yìng）質合（hé）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（dù）更高。除特殊材料外，一般不用這幾種材料（liào）的刀（dāo）具（由於其（qí）硬度較高刃磨難度大，而成型刀具切削刃不易鋒利（lì），容易崩刃，通常用於較硬（yìng）的材（cái）料加工）。

 2.3 刀具種類

 數控加工中心常用刀具種類較多，根據刀具用途，可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。

 第一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀體的安裝方式有整體焊接式，機夾焊接式和可轉（zhuǎn）位式三種，運用較多的是可轉位式。當刀片切削刃磨鈍或報廢時，可直接在機床上轉（zhuǎn）位或（huò）者更換（huàn）刀片，從而大大提（tí）高加工效率和產品質量，根據不同的工件外形不同的機床性能，選擇適當（dāng）直（zhí）徑（jìng）大小的刀具型號使用方便快捷。麵銑刀直徑（jìng）一般為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑刀是（shì）數控機床運用的較廣泛的一種刀（dāo）具，有整體式和鑲（xiāng）刀片式兩種。一般直徑在Φ20mm以下用整體式。直徑在Φ20mm以上多用於鑲齒式，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工，現在（zài）的硬質（zhì）合金立銑刀也可取代鍵槽銑刀作垂直（zhí）進給。

 第三，球頭刀。圓柱形球頭銑刀，主要用於模具（jù）加工，精加（jiā）工使用（yòng），也有成形和鑲齒兩種。主要用（yòng）於（yú）曲麵加工（gōng），其加工表麵質量較高，球頭刀中心切削速度為零。球頭刀具不適用於（yú）平麵銑削。

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第一，鑽頭。加工中（zhōng）心常用（yòng）鑽（zuàn）頭有中心鑽、標準麻花鑽。刀具材（cái）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（yìng）質（zhì）合金刀（一般用於定做尺寸，深孔鉸刀）、浮動鉸刀。

 第三，鏜（táng）刀。鏜刀分為粗鏜刀、精鏜（táng）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（yǒu）0.002mm每格（gé）直徑，也有0.01mm每格直徑方向等。

 2.3.3 一些特殊加工刀具。如T形刀具，開槽和切（qiē）斷（duàn）用鋸片（piàn）刀具，燕尾槽成（chéng）型（xíng）刀具等，使用頻率較低。

 3、加工中心刀具選擇原則（zé）

 應根據機床的加工能力、加工材料的性能、加工工序、切（qiē）削用量以及其他因（yīn）素合理（lǐ）地選擇刀具。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，在機床確定的條件下，首（shǒu）先（xiān）考慮加工（gōng）工件材料的切削性能，參照加工材料的性（xìng）能選用價格最（zuì）低的刀具，提高效益，降低（dī）成本，同時也要安裝調整方（fāng）便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加（jiā）工要求的前（qián）提下，盡量選（xuǎn）擇較短的刀柄，以提高刀具加工剛性。

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

 有時（shí）候刀具的耐用度和精度（dù）與刀具價格關（guān）係極大，必（bì）須（xū）注意的是，在有些情況下，選擇價格較高的好刀具，但是好（hǎo）的刀（dāo）具帶來加工效率和加工（gōng）質量的提高，則可（kě）以（yǐ）使整個加工成（chéng）本大大降低。

 4、切削用（yòng）量選擇

 在（zài）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（hé）實踐（jiàn）相結合，在實踐中（zhōng）不斷摸索實驗，才能更好地總結、歸納（nà）出比較合適的切削（xuē）用量。

 切削用量主要包括背（bèi）吃刀量和側吃刀量（liàng）、進（jìn）給（gěi）速度和（hé）切削速度。從刀具的耐用度考慮，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（hòu）確定切削速度。下（xià）麵就（jiù）筆（bǐ）者在平（píng）時的工作中遇到的（de）加工參數進行分析：

 第一，在機床（chuáng）型（xíng）號為DMC635V的（de）機床，加工厚度為（wéi）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（tóu），注意鑽頭切削刃是否均勻對稱。

 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（shí）現加工工（gōng）藝要求，順利（lì）完成加工任務。

 第二，在VMC1250型號機床上，加工材料為（wéi）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，加工餘（yú）量為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀（dāo）具長度為（wéi）250mm鑲齒硬質（zhì）合（hé）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，順利完成加工生產任務，並保（bǎo）證較好的（de）加工光潔度，得到用（yòng）戶的肯定。

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

 方案1：刀具選擇（zé）：Φ10mm優質高速鋼鑽頭，每支46元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削（xuē）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360元。

 背吃刀量：一次（cì）鑽通（tōng）。

 進給速（sù）度：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一次最多鑽500左右個孔。

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

 背（bèi）吃刀量：一次（cì）鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最多鑽（zuàn）約（yuē）2000個孔（kǒng）。這也充（chōng）分地說明，使用價格高的好刀具，不（bú）一定就提高加工成本，效（xiào）率的提高和數（shù）量的增加，恰恰（qià）是效益的增（zēng）加。

 5、結語（yǔ）

 隨著數控加工中心機床的發展，加工（gōng）工藝要求的不斷提高（gāo），數控加工的方法也更加多樣化，從簡單的手工編程到複雜的（de）曲麵軟件編（biān）程（chéng），同時對切削刀具的要求也更加精確（què）、多樣。在某些加工環節，實現了加（jiā）工工藝的要求就是（shì）任務完成，而有些加工生產任務，是（shì）講（jiǎng）質量、講效益、講效（xiào）率的。隻有合理地選擇切（qiē）削刀具和切削用量，才能（néng）保證任務的順利完成，同時也使效益（yì）最（zuì）大化。