​數控加（jiā）工中心刀具和切（qiē）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，加工刀具和切削用量的合理選擇是數控（kòng）加工生產的重要環節，是保證數控加工生產效率和表（biǎo）麵加工質量的重要保證。合理選擇切削用量是切削刀具充分發揮性能的保障，合理（lǐ）選擇切削刀具是（shì）切削用量最有效（xiào）的保證，隻有將兩（liǎng）者有機地結合起來，才能充分發揮數（shù）控機床的加工效率和加工質量。

 刀具是機床實現切削加（jiā）工的直（zhí）接執行者，刀具的選擇和切（qiē）削（xuē）用量的選擇合理與否，不僅影響到被加工零件（jiàn）的質量，甚至（zhì）可以決（jué）定機床功效的發揮和安全生產的順利進行。所以，在編加工程序時，要選（xuǎn）擇合理（lǐ）的刀具和切削用量，不但（dàn）可以有效提高切削效率和加工質量，還可降低成本以獲得最佳經濟效（xiào）益。

 1、加工中心用刀具的基本（běn）特征

 為了適應數控機床（chuáng）加工精度、加工效率、加工工序（xù）集中及零件裝夾（jiá）次數少等要求，數控機床對所用的刀具有許多性能的要求（qiú），加工（gōng）中心用刀具（jù）及（jí）刀（dāo）具係統有（yǒu）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（dāo）片和刀具參數及切削參數的規範化、典（diǎn）型化；（3）刀片或刀具材料及切削（xuē）參數與被加工工件材料（liào）相匹配；（4）刀片或刀具的使（shǐ）用壽命長，加工剛（gāng）性好；（5）刀（dāo）片及刀柄的定位精度高，刀柄對（duì）機床主軸的相對位置要求較高；（6）刀柄須有較高的強度、剛度和耐（nài）磨性（xìng），刀柄及刀具係統的重量不（bú）能超標；（7）刀（dāo）柄的轉（zhuǎn）位、重裝和重複定位精（jīng）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（gāo）速鋼（gāng）、硬質合金、塗層硬質合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等，其中高速鋼、硬質合金、塗層（céng）硬質合金在數控加工中的應（yīng）用最廣泛。

 2.2 刀具性能的比較

 在常用（yòng）的（de）刀具（jù）中，高速鋼、塗層高速鋼（gāng）的韌性最好，塗（tú）層硬質合金的硬度較高（gāo），硬質合金刀（dāo）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（cái）料外，一般不用（yòng）這幾（jǐ）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（liào）加工）。

 2.3 刀具種（zhǒng）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（gōng）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。刀片和刀齒與刀體的安裝方式有整體焊接式，機（jī）夾焊接式和可轉位式三（sān）種，運（yùn）用（yòng）較多的是可轉位式。當刀片切削刃磨（mó）鈍或報廢時，可直接在機床（chuáng）上轉位或者更換刀片，從而大（dà）大提高（gāo）加工效率和產品質量，根據不同（tóng）的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（biàn）快（kuài）捷。麵銑刀直徑一（yī）般為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑刀是（shì）數控機床運（yùn）用的較廣（guǎng）泛的一種刀具，有整體式和鑲刀片式兩（liǎng）種。一般直（zhí）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（xǐ）刀，多用（yòng）於模具加（jiā）工，適（shì）用於曲麵的大量（liàng）加工，現在的硬質合金立銑刀也可取代鍵槽銑刀作（zuò）垂直進給。

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

 2.3.2 孔類（lèi）加工刀具。

 第（dì）一，鑽頭。加工中心（xīn）常用鑽（zuàn）頭有中心鑽、標（biāo）準麻花鑽。刀具材料有高速鋼、硬質合金（jīn）和塗層硬質合金等。

 第二，鉸刀。有標準（zhǔn）高（gāo）速鋼鉸刀、焊接硬（yìng）質合金刀（一般用於定做尺寸，深（shēn）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（táng）刀采用螺（luó）絲調節（jiē）式，每格精度不同，有0.002mm每格直徑，也有0.01mm每（měi）格直（zhí）徑方向等。

 2.3.3 一些特殊加工刀具。如T形（xíng）刀具，開槽和切斷（duàn）用鋸片刀具，燕尾槽成型刀具等，使用頻率較低。

 3、加工中（zhōng）心（xīn）刀具選擇（zé）原則

 應根（gēn）據機床的加工能力、加工材料的（de）性能、加工工序、切削用量以（yǐ）及其他因素合理地選（xuǎn）擇刀具。刀具選擇的總原則是：刀具選（xuǎn）用最重要的一點就（jiù）是看性價比，在機床確定的條件下（xià），首先考（kǎo）慮加工工件材料的切削性能，參照加工材料的性能選用價格最低的刀具，提高效（xiào）益，降低成本，同時也要安裝調（diào）整方便，剛性好，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（de）刀柄，以提高刀具加工剛性（xìng）。

 在選（xuǎn）取刀具時，要使刀具的直徑與加工（gōng）工件的去除量相適應，平麵（miàn）周邊輪廓的銑削，用立銑（xǐ）刀；銑削平麵用（yòng）硬（yìng）質合金盤銑刀（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，選用鑲齒（chǐ）硬質合金（jīn）玉米銑刀；立（lì）體型麵和變斜角輪廓（kuò）外形的加工，常采用球頭刀、環形（xíng）銑刀、錐形銑刀和盤銑（xǐ）刀。

 有時候刀具（jù）的耐用度和精度與刀具（jù）價格關係極大，必須（xū）注意的是，在有些情（qíng）況下，選擇價格較高的好刀具，但是好的刀具帶來加工效（xiào）率和加工質量的提高，則可以使整（zhěng）個加工成本大大降低。

 4、切削用量選擇

 在數控加工中，切削用量（liàng）的選用是（shì）最為關鍵的（de）環節（jiē），它直接影響加工效率和加工（gōng）質量的提高。合理地選擇切削用量需要理論和實踐相結合，在實踐中不斷摸索實驗，才（cái）能更好地總結、歸納出（chū）比較合適的切（qiē）削用量。

 切削用量主要包括背吃刀（dāo）量和側吃刀量、進給速度和（hé）切削速度。從刀具的耐用度考慮（lǜ），切削用量的選擇方法是先選背吃刀量，其次是（shì）進給速度（dù），最後確定切（qiē）削速度。下麵就筆者在平時的工作中遇到的加（jiā）工（gōng）參數進（jìn）行分析：

 第一（yī），在（zài）機床型號（hào）為DMC635V的機床，加工厚度為20mm，材料為（wéi）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（xuē）刃是否均勻對稱。

 背吃刀量：每鑽（zuàn）深0.5mm提刀排屑法。

 進給速度（dù）：Vf＝5mm/min。

 切削速度（dù）：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝要（yào）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（rè）鍛模具（jù），調質硬度（dù）為500HBW的狹長槽，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（fāng）法。

 程序開頭加（jiā）G64連續加工指令，順利完成加工（gōng）生（shēng）產任務，並保證較好的加工（gōng）光（guāng）潔度，得到用戶的肯定。

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

 方案（àn）1：刀具選擇：Φ10mm優質高速鋼（gāng）鑽頭，每支46元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度（dù）：n＝180r/min。

 鑽頭在刃磨較好的情況下（xià），一次最多（duō）鑽20多個孔。方案2：刀具選擇：Φ10mm硬質合金鑽頭（tóu），每支360元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進（jìn）給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一次最多鑽（zuàn）500左右個孔。

 方案3：刀具選擇：Φ10mm硬質合金塗層鑽頭，每支630元。

 背吃刀（dāo）量：一次鑽通。

 進給速度（dù）：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最多鑽約2000個（gè）孔。這也充分地說明，使用（yòng）價格高的好刀具，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（suí）著數控加（jiā）工中心機床的發展，加工（gōng）工藝（yì）要求的不斷提高，數控加工（gōng）的（de）方法也更加多樣化，從簡（jiǎn）單的手工編程（chéng）到複雜的曲麵軟件編程，同時對切削刀具的（de）要求也更加精確、多樣。在某些加工環節，實現了加工（gōng）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、講效率的。隻有合理地選擇切削刀具和切削用量，才能保證任務的順利完成（chéng），同時也使效益最大（dà）化。