數控加工中心刀具（jù）和切削用量的選擇（zé）探討

數控機床加工生（shēng）產中，在加工工藝確定的（de）情（qíng）況下，加工刀具和（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表麵加（jiā）工質量的重要保證。合理選擇（zé）切（qiē）削用量是切削刀具充分（fèn）發揮性能的保障，合理選擇切削刀（dāo）具是切削用量最有（yǒu）效的保證，隻有將兩者有機（jī）地結合起來，才能充分發揮數控機（jī）床的加工效率和加工質量。

 刀（dāo）具是機床實現（xiàn）切削加（jiā）工的直接執行者，刀具的（de）選擇（zé）和切削用量的（de）選（xuǎn）擇合理與否，不（bú）僅影響到被加工零件的質量，甚至可以決定機床功效的發揮和安全生產的順（shùn）利進行。所以，在編加工程序時（shí），要選擇合理的（de）刀具和切削用量，不但可以有效提（tí）高切（qiē）削效率和（hé）加工質量，還可（kě）降低成本以獲得最佳經濟效益。

 1、加工中（zhōng）心用刀具的基本特（tè）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（chuáng）對所用的刀具有許多性能的要求，加工（gōng）中心用（yòng）刀具及刀具係統有以下特點：（1）刀片和刀柄高度的通用化（huà）、規則（zé）化、係統化；（2）刀片和刀具參數及切削參數的規範化、典型化；（3）刀片或刀具材料及切削參數與被加工工件（jiàn）材（cái）料相匹（pǐ）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（gāo），刀柄對（duì）機床主軸的相對位置要求較高；（6）刀柄須（xū）有（yǒu）較高的強度（dù）、剛度和耐磨性，刀柄及刀具（jù）係統（tǒng）的重量不能超標；（7）刀柄的轉位（wèi）、重裝和（hé）重複定位精度要求高。

 2、加工（gōng）中心用刀（dāo）具材料（liào）

 2.1 常用刀具材料

 常用（yòng）數控刀具材料有高速鋼（gāng）、硬質合金、塗層硬質（zhì）合金、陶瓷、立（lì）方氮化硼、金剛石等，其中高速鋼、硬質合金、塗層硬質（zhì）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（dāo）具、立方氮化硼（péng）、金剛石刀具的硬度更高。除特殊材（cái）料外（wài），一（yī）般不用這幾種材料（liào）的刀具（由於（yú）其硬度較高刃磨難度大，而成（chéng）型（xíng）刀具切削刃不易鋒利，容易崩刃，通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種類

 數控加工中（zhōng）心（xīn）常用刀（dāo）具種類（lèi）較多，根據（jù）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（hé）刀齒與刀體的安裝方式有整體焊接（jiē）式，機夾焊接式和可（kě）轉位式三種，運用較多的是可（kě）轉位式。當刀片切削刃磨鈍或報廢時，可直接在（zài）機床上轉位或者（zhě）更（gèng）換（huàn）刀片，從（cóng）而大大提高加工效率和產品質量（liàng），根據不同的工件外形不同的機床（chuáng）性能，選擇適當直徑大小的刀具（jù）型號使用（yòng）方便快捷。麵銑刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑（xǐ）刀是數控機床運用的較廣泛的（de）一種刀具，有整體式和鑲刀（dāo）片式兩種。一般直徑（jìng）在Φ20mm以下用整體式。直徑在Φ20mm以上多用於鑲齒式，還（hái）有刀尖圓（yuán）弧式銑刀，多用（yòng）於模具加工，適用（yòng）於曲麵的大量加工，現在（zài）的硬質合金立銑刀也可取（qǔ）代鍵槽銑刀作垂直進給。

 第三，球頭刀（dāo）。圓柱形（xíng）球頭銑刀，主要用於模具加工，精加工使用（yòng），也有（yǒu）成形和（hé）鑲齒兩種。主要用於曲麵加工，其加工表麵質量較高，球（qiú）頭刀中心切削速度為零。球頭刀具不適用於平（píng）麵銑削。

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第一，鑽頭。加工中心常用鑽頭有中心鑽、標準（zhǔn）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（biāo）準高速鋼鉸刀、焊接硬質合金刀（一般用於定（dìng）做（zuò）尺寸，深孔鉸刀）、浮動鉸刀。

 第三，鏜刀。鏜刀分為粗鏜刀、精鏜（táng）刀、浮動鏜刀等。精鏜刀采用螺絲調節（jiē）式，每格精度不同，有0.002mm每格直徑，也有（yǒu）0.01mm每（měi）格直徑方向等。

 2.3.3 一些特殊加工刀（dāo）具。如T形刀具，開槽和切（qiē）斷用鋸片刀具（jù），燕尾槽成型刀具等（děng），使用頻率較（jiào）低。

 3、加工中心刀具選擇原則

 應根據機（jī）床的加工能力、加（jiā）工材料的性能（néng）、加工工序、切削用量以及其他因素合理地選擇刀具。刀具選擇的總原則是：刀具選用最重要的一點（diǎn）就是看性（xìng）價（jià）比，在機床確定的（de）條件下（xià），首先考慮加工工件材（cái）料的切削性能，參照加工材料的性能選（xuǎn）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（gāng）性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選（xuǎn）擇（zé）較短的刀柄（bǐng），以提高刀（dāo）具（jù）加工剛性。

 在選取刀具時，要使刀具的直徑與加（jiā）工工件的去除量相適應，平（píng）麵周邊輪廓的銑削，用立銑（xǐ）刀（dāo）；銑削平麵（miàn）用硬質合金盤銑刀；加工凹凸台時使用高（gāo）速鋼立銑刀（dāo）；加工毛坯麵或孔粗加工時，選用鑲齒硬質合金玉米銑刀；立體型麵和（hé）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（xǐ）刀。

 有時候刀具的耐用度和精（jīng）度與（yǔ）刀具價（jià）格關係極大，必須注意的是，在有些（xiē）情況下，選擇價格較高的好刀具，但是好的刀（dāo）具帶來加工效率和加工質量的提高，則可以使（shǐ）整個加（jiā）工成（chéng）本大大降（jiàng）低。

 4、切削用量（liàng）選擇（zé）

 在數控加工中，切削用（yòng）量的選用是最為關鍵的環節，它直接影響加工效率（lǜ）和加工質（zhì）量的提（tí）高。合理地選（xuǎn）擇切削用量需要（yào）理論和實踐相結合，在實踐中不斷摸索實驗，才能更好地總結、歸納出比較合適的切削用量。

 切削用量主要包括背吃刀量和側吃刀量、進給速度和切削速度（dù）。從刀具的（de）耐用度（dù）考慮，切削用量（liàng）的選擇方（fāng）法是（shì）先選背吃刀量，其次是進給（gěi）速度，最後確定切削速度。下麵就筆者在平時的工作中遇到的加工參數進行分析：

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

 背吃刀量：每鑽深0.5mm提刀（dāo）排屑（xiè）法。

 進給速度（dù）：Vf＝5mm/min。

 切削速（sù）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（xíng）號機床上，加工材料為5CrNiMo熱鍛模具，調質硬度（dù）為500HBW的狹長槽，深度（dù）為170mm的（de）工件（jiàn）精加（jiā）工，加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具（jù）選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度為250mm鑲（xiāng）齒硬質合金刀。

 背吃刀（dāo）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，並保證較好的加工光潔度，得到用戶的肯定。

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

 方案1：刀（dāo）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（dù）：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：一次鑽通。

 進給（gěi）速度（dù）：Vf＝30mm/min。

 切削速度（dù）：n＝600r/min。

 鑽頭一次（cì）最多鑽500左右個孔。

 方案（àn）3：刀具選擇：Φ10mm硬質（zhì）合金塗層鑽（zuàn）頭（tóu），每（měi）支630元（yuán）。

 背吃刀（dāo）量：一次鑽通。

 進給（gěi）速度：Vf＝90mm/min。

 切削（xuē）速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最多鑽約2000個孔。這也充分地（dì）說明，使用價格高的好（hǎo）刀具，不一定就提高加工成本，效率的提高（gāo）和數量的增（zēng）加，恰恰是效益的增加（jiā）。

 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（yàng）化，從簡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也更加精確、多（duō）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（yǒu）些加工生產任務（wù），是講質量（liàng）、講效益、講效率的（de）。隻有合（hé）理地選擇切削刀具和切（qiē）削用量，才能保證（zhèng）任務的順（shùn）利完成，同時也使效益最大（dà）化。