數控加工中（zhōng）心刀具（jù）和切削用量的選擇探討

數控機床（chuáng）加工生產中，在加工工藝確定的情況（kuàng）下，加工刀具和切削用（yòng）量的（de）合理選擇是數控加工生產的重要環節，是（shì）保證數控加工生產效率和表麵加（jiā）工質量的重要（yào）保證。合理選擇切削用量是切削刀具充分發揮性能的保（bǎo）障，合（hé）理選擇切削刀具是切削用量最有效的保證，隻有將兩者有機地結合起來（lái），才能充分發揮數控機床的加工（gōng）效率和加工質量。

 刀具是機（jī）床實（shí）現切削加工的直接執行者，刀具的選擇和切（qiē）削用量（liàng）的選（xuǎn）擇合理與（yǔ）否，不僅影響（xiǎng）到被加工零件的質量，甚至可以決定機床功效的發揮（huī）和安全生產的順利進行。所以，在編加工程序時，要選擇合（hé）理的刀具（jù）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（kě）降低成（chéng）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（jiā）工工序集中及零件裝夾次數（shù）少等（děng）要求（qiú），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（piàn）和刀柄高度的（de）通用化、規則化、係統化；（2）刀片和刀具參數及切（qiē）削參數的規範化（huà）、典型化；（3）刀片或刀具材料及切削參數與被加工工件（jiàn）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（jí）刀柄（bǐng）的定位精度高，刀柄對機床主軸的相（xiàng）對位（wèi）置（zhì）要求較高（gāo）；（6）刀柄須有較高的（de）強度、剛（gāng）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、重裝和重複定（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、硬質合（hé）金、塗層（céng）硬質（zhì）合金、陶瓷、立方（fāng）氮化硼、金剛石等，其中高速鋼、硬質合金、塗層硬質合金（jīn）在數控（kòng）加工中的應用最廣泛。

 2.2 刀具性能的比較

 在常用的刀具中（zhōng），高速鋼、塗（tú）層高速鋼的韌性最好，塗層硬質（zhì）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（gèng）高。除特殊材料（liào）外，一般不用這幾種材料的刀具（由於其硬（yìng）度較高刃磨難度大，而成型刀（dāo）具切削刃不易鋒（fēng）利，容（róng）易崩刃，通常用於（yú）較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種類

 數控加工中心常用刀具種類較多，根據（jù）刀（dāo）具（jù）用途，可分為輪廓類加工刀具和（hé）孔類加（jiā）工刀具等。

 2.3.1 輪廓類加工刀具。

 第一，麵銑（xǐ）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（shì）和可轉位式三種，運用較多的是可轉位式。當（dāng）刀片切削刃磨鈍（dùn）或報廢時，可直（zhí）接在機床上轉位或（huò）者更換刀片（piàn），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（tóng）的機床性能，選擇適當直徑大小（xiǎo）的刀具型號使用方便快（kuài）捷（jié）。麵銑（xǐ）刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑刀是數控機床運用的（de）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。直徑在Φ20mm以上多用於鑲齒式，還有刀尖圓弧式銑刀，多（duō）用於模具加工，適用於曲麵（miàn）的大量加工（gōng），現在的硬質合金立銑刀也可（kě）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（xíng）和鑲齒兩種。主要用於曲（qǔ）麵加工，其加工（gōng）表麵質量較高，球頭刀中心切削（xuē）速度為零。球頭刀具不（bú）適用於平麵銑削。

 2.3.2 孔類加工刀具（jù）。

 第一，鑽頭。加工中心常用鑽頭有中心鑽、標準（zhǔn）麻花鑽（zuàn）。刀具材料有高速鋼（gāng）、硬質合金（jīn）和塗層硬質合金等。

 第二，鉸刀（dāo）。有標準高速鋼鉸刀、焊接硬（yìng）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、精鏜刀、浮動鏜刀（dāo）等。精鏜刀采用螺絲調節式，每格精度不同，有0.002mm每格直徑，也有0.01mm每（měi）格（gé）直（zhí）徑方（fāng）向等。

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

 3、加工中心刀具選擇原則

 應（yīng）根據機床的加工能力、加（jiā）工材料的性（xìng）能、加工工序、切削用量以及其他因素合（hé）理地選擇刀具。刀具選擇的總原則是：刀具選用最（zuì）重要的一（yī）點就是看性價比，在（zài）機床確定的條件下，首先（xiān）考慮加工（gōng）工件材料的切削（xuē）性能，參照加工材料的性能選用價格（gé）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（xìng）好，耐（nài）用度和精度高。在（zài）滿足加工要（yào）求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以（yǐ）提高刀具加工剛性（xìng）。

 在選取（qǔ）刀具時，要使刀具的直徑與加（jiā）工工件的去（qù）除量相適應，平（píng）麵周邊輪廓的銑削，用立銑（xǐ）刀；銑削平麵用硬質合金盤銑刀；加工凹凸台時使用高速鋼立（lì）銑刀；加工毛坯麵或孔粗加工時，選用鑲齒（chǐ）硬質合金玉米銑刀；立體型（xíng）麵和變斜角輪廓外形的加工（gōng），常采用球頭刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。

 有時候刀具的耐用度和精度與刀具價格關（guān）係極大，必須注意的是（shì），在有些情況下，選擇價格較高的好刀具，但是好的刀具帶來加工效率（lǜ）和（hé）加工質量（liàng）的提高，則可以使整個加工成本大大降低。

 4、切削（xuē）用量選擇

 在數控加（jiā）工（gōng）中，切削用量的（de）選（xuǎn）用是（shì）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（lǐ）地選擇切削用量需要理論和實踐相（xiàng）結合，在實踐中不斷摸索實驗，才能更好地總結、歸納（nà）出比較合適的切削用（yòng）量。

 切削用量主要包括背（bèi）吃刀量和側吃刀量、進給速度和切削速度。從刀具（jù）的耐用度考慮，切削用量的選擇方法是先選（xuǎn）背吃刀量，其次是進給速度（dù），最後確定切削速度。下（xià）麵就筆（bǐ）者在平時的工作中（zhōng）遇到（dào）的（de）加工參數進行分析：

 第一，在機（jī）床型（xíng）號為DMC635V的機床，加工厚度為20mm，材（cái）料為12Cr2Mo的工件上鑽Φ1.2mm的通孔。刀具選擇：Φ1.2mm的（de）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提刀排屑（xiè）法。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實現加（jiā）工（gōng）工藝要求，順利（lì）完（wán）成加工（gōng）任務。

 第二，在VMC1250型號機床上，加工材料（liào）為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，加工餘量為單邊（biān）0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度為250mm鑲（xiāng）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，采用順銑的加工方法。

 程序開頭加G64連續加工指令，順利完成加（jiā）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（hào）機床在685鋼板調質硬度在460HBW，厚度（dù）8mm的鋼板上鑽672個Φ10的（de）陣列通孔，考慮加工成本核算和加工效率。

 方案1：刀具選擇：Φ10mm優質高速鋼鑽頭，每支46元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速（sù）度：Vf＝10mm/min。

 切削速度（dù）：n＝180r/min。

 鑽頭（tóu）在刃磨較好的情況下，一次最多鑽20多個（gè）孔（kǒng）。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：Vf＝30mm/min。

 切（qiē）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硬質合金塗層鑽頭，每支630元。

 背（bèi）吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最多鑽約2000個孔（kǒng）。這也充分地說明，使用價格高的好刀（dāo）具，不一定就提高加工成本（běn），效率（lǜ）的提高（gāo）和數量的增加，恰恰是效益的增加。

 5、結（jié）語

 隨著數控加工中心（xīn）機（jī）床（chuáng）的發展，加工工藝要求（qiú）的不斷（duàn）提高，數控加工的方（fāng）法也更加多樣化，從簡（jiǎn）單的（de）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、多樣。在某些（xiē）加工環節，實現了加工工藝的要求（qiú）就是任務完成（chéng），而有些加工生產任務，是（shì）講質量、講效（xiào）益、講效率（lǜ）的。隻有合理地（dì）選擇切削刀具和切削用量，才能保（bǎo）證任務的順利完成，同時也使效益（yì）最大化。