數控加工中心（xīn）刀具（jù）和切削用量的選擇探討

數控機床加工生產中（zhōng），在加工（gōng）工藝確定的情況下，加工刀（dāo）具和切削用量的合理選（xuǎn）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工質（zhì）量的重要保證（zhèng）。合理（lǐ）選擇切削用量是切削刀（dāo）具充分發揮性能（néng）的保障，合理（lǐ）選擇切削刀具是（shì）切削用量最有（yǒu）效的（de）保（bǎo）證，隻有（yǒu）將兩者有機地結合起來，才能（néng）充分發揮數控機床的加（jiā）工效率（lǜ）和加工質量。

 刀具是機床實現切削加工的直接執行者，刀具的選擇和切削用量的選擇合理與否，不僅影（yǐng）響到被加工零件的質量，甚至（zhì）可以（yǐ）決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（xù）時，要（yào）選擇合理的（de）刀具和切削用量（liàng），不（bú）但可以（yǐ）有效提高切（qiē）削（xuē）效率（lǜ）和加工質量，還可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（jī）床加工精度、加工效率（lǜ）、加工工序集中及零件裝夾次數少等要求，數控（kòng）機床對所用的刀具有許多性能（néng）的要求，加工中心用刀具及刀（dāo）具係統（tǒng）有以下特點：（1）刀片和刀柄高度（dù）的通用化、規則化、係統化；（2）刀片和刀具參數（shù）及（jí）切削參數（shù）的規範化（huà）、典型化；（3）刀片或刀具材（cái）料及切削參數與被加工工件材料相匹（pǐ）配；（4）刀片或刀具的使用壽命長，加工剛性好（hǎo）；（5）刀片及刀柄的定位（wèi）精度高（gāo），刀柄對機床主軸的相對位置要求較（jiào）高；（6）刀柄須有較高的強度（dù）、剛度和（hé）耐磨性，刀柄及刀具係統的重量不能超標；（7）刀柄的轉位、重裝和重複定位精度要求高。

 2、加工（gōng）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（zhì）合金、塗層硬質合金、陶瓷、立方氮（dàn）化硼、金剛（gāng）石等，其中高速鋼、硬質合金、塗層硬質合金在數控加（jiā）工（gōng）中的應用最廣泛（fàn）。

 2.2 刀（dāo）具性能的比較

 在常用的刀具中，高速鋼、塗層高（gāo）速鋼的韌性最好，塗層硬質合金的硬度（dù）較（jiào）高，硬質（zhì）合金刀具層中，陶瓷刀具、立方氮化硼、金剛石刀具的硬度更高。除特殊材料外，一般不用（yòng）這幾種材（cái）料的刀具（由於其硬度較高刃磨難度大，而成型刀具切削（xuē）刃不易鋒利，容易崩（bēng）刃，通常用於較硬的材料加工（gōng））。

 2.3 刀具種類

 數控加工（gōng）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（lún）廓類加工刀具。

 第一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀體的安裝方（fāng）式有整體焊接式（shì），機夾焊接式（shì）和可轉位式（shì）三種，運用較多（duō）的是可轉位（wèi）式。當刀片（piàn）切削（xuē）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（dà）提高（gāo）加工（gōng）效率和產品質（zhì）量，根（gēn）據不（bú）同的（de）工件外形不同的（de）機床性能（néng），選擇（zé）適當直（zhí）徑大小的刀具型號使用方便快捷。麵銑刀直徑一般（bān）為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑刀是數控機床（chuáng）運用的較廣泛的一種刀具，有整體式和鑲刀片式兩種。一般直徑在Φ20mm以下用（yòng）整體式。直徑在Φ20mm以上多（duō）用於鑲齒式，還有刀尖圓弧式銑刀（dāo），多用於模具加工，適用於曲麵的大量加（jiā）工，現在的硬質合金立銑刀也可取代鍵槽銑刀作垂直進給。

 第三，球頭刀。圓柱（zhù）形球頭銑刀，主要（yào）用於模具（jù）加工，精加工（gōng）使用，也有成形和鑲齒兩種。主（zhǔ）要用於曲麵加工，其加工表麵質量較高，球（qiú）頭刀中（zhōng）心切削速度為零。球頭刀具不適用於平麵銑削。

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第一（yī），鑽頭。加工中（zhōng）心常用鑽頭有中心鑽、標準麻花鑽。刀（dāo）具材料有高速鋼、硬（yìng）質合金和塗層硬質合金等。

 第二，鉸刀。有標準高速鋼鉸刀、焊接硬質合金刀（一般用於定（dìng）做（zuò）尺寸，深孔鉸刀）、浮動鉸刀。

 第三（sān），鏜（táng）刀。鏜刀分為粗鏜刀（dāo）、精鏜刀（dāo）、浮動鏜刀等。精鏜刀采用螺絲（sī）調節式，每格精度（dù）不同，有0.002mm每格直徑，也有0.01mm每格直徑方向等。

 2.3.3 一些特殊加（jiā）工（gōng）刀具。如T形刀具（jù），開槽和切斷用鋸片刀具，燕尾槽成型刀具等，使用頻率較低。

 3、加工中心（xīn）刀具選擇原則

 應根據機床的加工能力、加工（gōng）材料的性能、加工（gōng）工序、切（qiē）削用量以及其他因素合理地選擇刀具。刀具選擇（zé）的總（zǒng）原則（zé）是：刀具選用最（zuì）重要的一（yī）點就是看性（xìng）價比，在機床（chuáng）確定（dìng）的條（tiáo）件下，首先考慮加工工件材料的切削性能，參照加工材料的性能選用（yòng）價格最低的刀具，提高效益，降低（dī）成本（běn），同時也（yě）要安裝調（diào）整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工（gōng）要求的前提下，盡量選擇（zé）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（jiā）工毛坯麵或孔粗加工時，選用鑲齒硬質（zhì）合金（jīn）玉（yù）米銑刀；立體型麵和變斜角輪廓外形的加工，常采（cǎi）用（yòng）球頭刀、環（huán）形（xíng）銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。

 有時候刀具的耐用度和精（jīng）度與刀具價格關係極大，必須注意的（de）是，在有些情況下，選擇價格（gé）較高的好（hǎo）刀具（jù），但是好的刀具帶來加（jiā）工效率和加工質量的提（tí）高，則可以使整個加工成本（běn）大大降低。

 4、切削用量選擇

 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和加工質量的提高（gāo）。合理地選擇（zé）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（xuē）速度（dù）。從刀具的耐用度考慮，切削（xuē）用量的選擇方法是先選背吃刀量，其次是進給速度，最後確定切削速度。下麵就筆者（zhě）在平時的工作中遇（yù）到的加工參數進行分（fèn）析（xī）：

 第一，在機床型號為DMC635V的機床，加工厚度為20mm，材（cái）料為（wéi）12Cr2Mo的工件上（shàng）鑽Φ1.2mm的（de）通孔。刀具選擇：Φ1.2mm的（de）高速鋼鑽頭，注（zhù）意鑽頭切削刃是否均勻對稱（chēng）。

 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。

 實現加工工藝要求，順利完成加工（gōng）任務。

 第二（èr），在（zài）VMC1250型號機床上，加工材料為5CrNiMo熱鍛模具，調質（zhì）硬（yìng）度為500HBW的（de）狹長槽，深度為170mm的工件精加工，加（jiā）工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度為250mm鑲齒硬質（zhì）合金刀（dāo）。

 背吃刀量：0.1mm

 進（jìn）給速（sù）度：Vf＝1800mm。

 切削（xuē）速度：n＝3000mm/min，采用順（shùn）銑的加工方法。

 程序開頭加G64連續加工指令，順利完（wán）成加工生產任務，並保證較好的加（jiā）工光潔度，得到用戶的肯定。

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

 方案1：刀具選擇：Φ10mm優質高（gāo）速鋼鑽頭，每支46元。

 背（bèi）吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

 鑽（zuàn）頭在刃磨較好（hǎo）的情況下，一次最多鑽20多個（gè）孔。方案2：刀具選擇：Φ10mm硬質合金鑽頭，每支360元。

 背吃刀量：一（yī）次鑽通（tōng）。

 進給速度：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硬質合金塗層鑽頭，每支（zhī）630元。

 背吃刀量：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。這也充分地說明，使用價格高的好刀具，不（bú）一定就提高加工（gōng）成本（běn），效率的提高和數量的增加，恰恰是效益的增（zēng）加。

 5、結語

 隨著數控加工中心（xīn）機床（chuáng）的發展（zhǎn），加工工藝要求（qiú）的不斷提高，數（shù）控加工的方法也（yě）更加多樣化，從簡單的手工編程到（dào）複雜（zá）的（de）曲麵軟件編程，同時對切削刀具（jù）的要求也（yě）更加精確（què）、多樣。在某些加工（gōng）環節，實現（xiàn）了（le）加工工藝的要求（qiú）就是任務完（wán）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（dāo）具和切削用量，才能保證任（rèn）務的順利完成，同時也使效益最大化（huà）。