​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（chǎn）中，在加工工藝確定的情（qíng）況下，加工刀具和切削用量的（de）合理選擇是數控加（jiā）工生（shēng）產的重要環節，是（shì）保證數控（kòng）加工生產效率和表麵（miàn）加工質量的重要保證。合理選擇切削用量是切削刀具（jù）充分發揮性能的保障，合理選擇切削刀（dāo）具是切削用（yòng）量最有效的保證，隻有（yǒu）將（jiāng）兩者（zhě）有機（jī）地結合起來，才能充分發（fā）揮數控機床的加工效率（lǜ）和加工質量。

 刀具是機床實現切削（xuē）加工的直接執行者，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，甚至可以決定機床功效的發揮和安全生產的順利進行（háng）。所以，在編加工程序時，要選擇合理的刀具和切削用（yòng）量，不但可以有效提高切削效率和加工質量，還可降低成本（běn）以獲（huò）得（dé）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（lǜ）、加工（gōng）工序集（jí）中及零件裝夾（jiá）次數少等要求，數控機床對（duì）所用的刀具有許多性能的要求（qiú），加工中心用刀（dāo）具及刀具係統有以下（xià）特點：（1）刀片和刀柄高度的通用化、規則化、係統（tǒng）化；（2）刀片和刀具（jù）參數及切（qiē）削參數的規範化、典型化；（3）刀片或刀具（jù）材料及切削參數與被加工工件材料相匹配；（4）刀片或刀具的使用壽命長，加工剛性好；（5）刀片及刀柄的定位精（jīng）度（dù）高，刀柄對機床（chuáng）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（bú）能超標；（7）刀柄的（de）轉位、重裝和重（chóng）複（fù）定（dìng）位精（jīng）度要求（qiú）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（yìng）質合金（jīn）、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等，其中高速鋼、硬質合金、塗層硬（yìng）質合金在（zài）數控加工中的應用最廣泛。

 2.2 刀具性能的比（bǐ）較

 在常用的刀具中（zhōng），高速鋼、塗層高速鋼的韌性最好，塗層硬質合金的（de）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（gèng）高。除特殊材料外，一般不用這幾種材料的刀具（由於其（qí）硬度較高刃磨難度大，而成型（xíng）刀具（jù）切削刃不易鋒利，容易崩刃，通常用於較硬的材（cái）料加（jiā）工）。

 2.3 刀具種（zhǒng）類

 數控加工中心常用刀具種類較多（duō），根（gēn）據刀具用（yòng）途，可分為（wéi）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式，機夾（jiá）焊接式和可轉（zhuǎn）位（wèi）式三種，運用較多的是可轉位式。當刀（dāo）片切削刃磨鈍或報廢時，可直接在機床上轉位或者更換刀片，從而大大提高加工效率和產品質量（liàng），根據不同的（de）工件外形不同的機床性能，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（de）一種刀具（jù），有整體式和鑲刀片式兩種。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（dāo）尖圓弧式銑刀（dāo），多用於模具加工，適用（yòng）於曲麵的大量加工，現在的硬質（zhì）合金立銑（xǐ）刀也可取代鍵槽銑刀作垂直進給。

 第三，球頭刀。圓柱形球頭銑刀，主要用於模具加工，精加工使用，也有成形和鑲齒兩種。主要用於曲麵加工，其加工表麵質量較高（gāo），球頭刀中心（xīn）切削（xuē）速（sù）度為零。球頭刀具不適用（yòng）於平麵銑削。

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第一，鑽頭。加工中心常用鑽頭有中（zhōng）心鑽、標準麻（má）花（huā）鑽。刀具材料有高速鋼（gāng）、硬質合金和塗（tú）層硬（yìng）質合金等。

 第（dì）二，鉸（jiǎo）刀。有（yǒu）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（jiǎo）刀）、浮動鉸刀。

 第三，鏜刀。鏜刀分（fèn）為粗鏜刀、精鏜刀、浮動鏜刀（dāo）等（děng）。精鏜刀采用（yòng）螺絲調節式，每格精度不同，有0.002mm每格直徑（jìng），也有0.01mm每格直（zhí）徑方向等。

 2.3.3 一些特殊（shū）加工刀具（jù）。如T形刀具，開槽和切斷用（yòng）鋸片刀具，燕尾槽成型刀具等，使用頻率較（jiào）低。

 3、加工中心刀具選擇原（yuán）則

 應根據（jù）機床的加工能力、加工材料的性能、加工工序、切削用量以及其他因（yīn）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就（jiù）是看（kàn）性（xìng）價比，在機床確定的條件下，首先考慮加工（gōng）工件材料的（de）切削性能，參照加工材料的性能選用價格最低的刀具，提高效益，降低成本，同時也要安裝調整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇（zé）較短的刀柄，以提高刀具加工（gōng）剛性。

 在選取（qǔ）刀具時，要使刀具的直徑與加工工件的去除量相適（shì）應，平麵周邊輪廓的銑削，用立銑刀；銑削平麵用硬質合金盤銑刀；加工凹凸台時（shí）使用高速鋼立銑刀；加工毛坯麵或孔粗加工（gōng）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，常采用球（qiú）頭刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。

 有（yǒu）時候刀具（jù）的耐用度和精度與（yǔ）刀具價格關係極大，必須注意的是，在有些情況下，選擇價（jià）格較高的好刀具，但（dàn）是（shì）好的（de）刀具帶來加工效率和加工質量的（de）提高，則可（kě）以使整（zhěng）個加工成本大大（dà）降（jiàng）低。

 4、切削用量選（xuǎn）擇

 在數控加工中，切（qiē）削用量的選（xuǎn）用（yòng）是最為關鍵的環節，它直接影響加工效率和加工（gōng）質量的提高。合理地選擇切削（xuē）用量需要理論和實踐相結合，在實踐中不斷摸索實驗，才能更好地總結、歸（guī）納出比較合適的切削用量。

 切（qiē）削用量主要包括背吃（chī）刀量和側吃刀量、進給速度和切削速度。從刀具的耐用度考慮，切削用量（liàng）的選擇方法是先選背吃刀量（liàng），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中遇（yù）到的加工參數進行分析：

 第一，在機床（chuáng）型號為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的高速鋼鑽頭，注（zhù）意鑽頭切削刃是否均勻（yún）對稱。

 背吃刀量：每鑽深0.5mm提（tí）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，順利完成加工任務。

 第二，在VMC1250型號機床上，加工材料為5CrNiMo熱鍛模具，調（diào）質硬度為500HBW的（de）狹（xiá）長槽，深度為170mm的工件精加工，加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛（niú）鼻刀，刀具長度為（wéi）250mm鑲齒（chǐ）硬質合金刀。

 背（bèi）吃刀量：0.1mm

 進給速度（dù）：Vf＝1800mm。

 切削速度：n＝3000mm/min，采用順銑的加（jiā）工方法。

 程序（xù）開頭加G64連續加工指令，順利完成加工生產任務，並（bìng）保證較（jiào）好的（de）加工（gōng）光潔度，得到用（yòng）戶的肯（kěn）定。

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

 方案1：刀（dāo）具選（xuǎn）擇：Φ10mm優質高速鋼鑽頭（tóu），每支46元（yuán）。

 背（bèi）吃刀量：一次鑽通（tōng）。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：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：刀具選擇：Φ10mm硬質合金鑽（zuàn）頭，每支360元。

 背吃刀量：一次（cì）鑽通。

 進（jìn）給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速（sù）度：n＝600r/min。

 鑽（zuàn）頭一次最多鑽500左（zuǒ）右個孔。

 方案（àn）3：刀具選擇：Φ10mm硬質合金塗層鑽頭，每（měi）支630元。

 背吃刀量：一（yī）次鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切（qiē）削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一（yī）次最多鑽約2000個孔。這也（yě）充分地說明，使用價（jià）格高的好刀（dāo）具，不一定就提（tí）高加工成本，效率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（jiā）工中心機床的發展，加工工藝要求的不斷提高，數控加工的（de）方法也更加多樣化，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也更加精確、多（duō）樣。在某些加工環節，實現了（le）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、講效率（lǜ）的（de）。隻有合理（lǐ）地選擇切削刀具和（hé）切（qiē）削用量，才能保（bǎo）證任務（wù）的順（shùn）利完成，同時也（yě）使效益最大化。