數控加工中心刀具和切削用（yòng）量的選擇探討

數控機床加工（gōng）生產中，在加工工藝確定的情況下，加工刀（dāo）具和切削（xuē）用量（liàng）的合理選擇是數控加工生（shēng）產的重（chóng）要環節，是保證數控加工生產效率和表麵加工（gōng）質量的重要保證。合理選擇切削（xuē）用量是切（qiē）削刀具充分發揮性能的保障，合理選（xuǎn）擇切削刀具是切削用量最有效（xiào）的保證，隻有將兩者有（yǒu）機地結合起來，才能充分發揮（huī）數控機床的加工效率和加工質量。

 刀具是機床實現切削加工的直接執行（háng）者，刀具的選擇和切削用量的選擇合理（lǐ）與否，不僅影響到被加工零件的質量，甚（shèn）至可以決定機床功效的發揮（huī）和安全生（shēng）產的順利進行。所以，在（zài）編加工程序時，要選擇合（hé）理的（de）刀具和切削用量，不但可（kě）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益。

 1、加工（gōng）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、加工工序集中及零件裝（zhuāng）夾（jiá）次數少等要求，數控機床對所用的刀（dāo）具有許多性能的要求，加工中心用刀具（jù）及刀具係統有以下特點：（1）刀（dāo）片和刀柄高度的通用化、規則化、係統化；（2）刀片和刀具參數及切削參（cān）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材料（liào）相匹（pǐ）配；（4）刀片或刀具（jù）的使用壽（shòu）命長，加工剛性好；（5）刀片及刀柄的（de）定（dìng）位精度高，刀柄對機床主（zhǔ）軸的相對位置要求較高（gāo）；（6）刀柄須有較高的強度（dù）、剛度和（hé）耐磨性，刀柄及（jí）刀具係統的重量（liàng）不（bú）能超標；（7）刀柄的轉位、重裝和重（chóng）複定位精度要求高。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用刀具材料

 常（cháng）用（yòng）數控刀具材料有高速鋼、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、塗層硬（yìng）質合金在數控（kòng）加工中的應用最廣泛（fàn）。

 2.2 刀具性能的比較（jiào）

 在常用的（de）刀具中，高速鋼、塗層高速鋼的韌（rèn）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（péng）、金剛石刀具的硬度更高。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（gāo）刃磨難（nán）度大，而成（chéng）型刀具切削刃不易鋒利，容易崩刃（rèn），通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種類

 數控加（jiā）工中心常用刀具種類較多，根（gēn）據刀具（jù）用途，可分為輪廓類加工（gōng）刀具和孔（kǒng）類（lèi）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（zhěng）體焊接式，機夾焊接（jiē）式和（hé）可轉位式三種，運用（yòng）較多的是可轉位式。當刀片切削刃磨鈍或報廢時，可直接在（zài）機床上轉（zhuǎn）位或者更換刀片，從而大大提高加工效（xiào）率和產品質量，根據不同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快捷（jié）。麵銑刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立銑（xǐ）刀（dāo）。立銑刀是（shì）數控機床運用的較廣泛的一種刀具，有整體式和鑲刀（dāo）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，多用於（yú）模具加工，適（shì）用於曲麵的大量加工，現在的硬質合（hé）金立銑刀也可取代鍵槽銑刀作垂直進給。

 第三，球頭刀。圓柱形（xíng）球頭銑刀（dāo），主要用於模（mó）具加工，精加工使用，也有成形和（hé）鑲齒兩種。主要用（yòng）於曲麵加工，其加工表麵質量較（jiào）高（gāo），球頭刀（dāo）中心切（qiē）削速度為零。球頭刀具不（bú）適用於平麵銑削。

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第一，鑽頭。加工中心常用鑽頭有中心鑽、標準麻花鑽。刀具材料有高速鋼、硬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（jīn）刀（一般用（yòng）於定（dìng）做尺寸（cùn），深孔鉸刀）、浮動鉸刀。

 第三，鏜刀。鏜刀分為粗鏜刀、精（jīng）鏜刀、浮動鏜刀等。精鏜刀采用螺絲調節式，每（měi）格精度不同，有0.002mm每格直徑，也有0.01mm每格直徑（jìng）方（fāng）向等。

 2.3.3 一些特殊（shū）加（jiā）工刀具（jù）。如T形刀具，開槽（cáo）和切（qiē）斷用鋸片（piàn）刀具，燕尾槽成型刀具等，使用頻率較低。

 3、加工中心刀具選擇原則

 應根據機床的加工能力、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（dāo）具選擇的總（zǒng）原則是：刀具選用最重要（yào）的一點就是看性（xìng）價（jià）比（bǐ），在（zài）機床（chuáng）確定的條（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價格最低的刀具，提高效益，降低成本，同時（shí）也要安裝調（diào）整方便，剛性（xìng）好（hǎo），耐用度和精度高。在滿足加工（gōng）要求（qiú）的前提下，盡量選擇較短的（de）刀柄，以提高刀具加工剛性。

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

 有時候刀具（jù）的耐（nài）用度和精度與刀具（jù）價格關係極大，必須注意（yì）的是，在（zài）有些情況下，選擇價格（gé）較高的好刀具，但是好的刀具帶來加工效率和加工質量（liàng）的提高，則可以使整個加工成本大大降低。

 4、切削用量選擇

 在數控加工中（zhōng），切削用量的選用是最為關（guān）鍵的環節，它直接影響加工效率和加（jiā）工質量的提高。合理地選（xuǎn）擇切削（xuē）用量需（xū）要理論（lùn）和實踐相結合，在實（shí）踐中不斷摸索實驗，才（cái）能更好地總結、歸納出比較合適的切削用量。

 切（qiē）削用（yòng）量主要（yào）包括（kuò）背吃刀量和側吃刀量、進給速（sù）度和切削速度。從（cóng）刀具的（de）耐用度考慮，切削用量的（de）選（xuǎn）擇方法是先選背吃刀量，其次（cì）是進給速度，最後確定切削速度。下麵就（jiù）筆者在平時（shí）的工作中遇到的加工（gōng）參數進行分析：

 第一，在機床型（xíng）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，注意鑽頭切削（xuē）刃是否均勻對稱。

 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（shí）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，調質硬度為500HBW的狹長（zhǎng）槽，深度（dù）為170mm的工件精加工，加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具（jù）長度為（wéi）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（jiā）工方法。

 程序開頭加G64連續加工指令，順利（lì）完成加工生產任（rèn）務（wù），並保證較好的加工（gōng）光潔度，得（dé）到用戶的肯定。

 第三，在VMC1250型號（hào）機床在685鋼板調質（zhì）硬度在460HBW，厚度8mm的鋼板上鑽672個Φ10的陣列通孔，考慮加工成（chéng）本（běn）核算和加（jiā）工（gōng）效率。

 方案1：刀具選擇：Φ10mm優質高速鋼鑽（zuàn）頭，每支46元（yuán）。

 背吃刀量：一（yī）次鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

 鑽（zuàn）頭在刃磨較好的情況（kuàng）下，一次最（zuì）多（duō）鑽20多個孔。方案2：刀具選擇：Φ10mm硬質合金鑽頭，每支360元。

 背吃（chī）刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度（dù）：n＝600r/min。

 鑽頭（tóu）一（yī）次最（zuì）多鑽500左右個孔。

 方案3：刀具選擇：Φ10mm硬質合金塗層鑽（zuàn）頭，每支630元。

 背吃刀量：一次鑽通（tōng）。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切削速（sù）度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最多鑽約（yuē）2000個孔。這也充分地說明，使用（yòng）價格高的好刀具，不一定就提高加工成本，效（xiào）率的提高和數量的（de）增加，恰恰是效（xiào）益的增加。

 5、結語（yǔ）

 隨著數控加（jiā）工中心機床（chuáng）的發展，加工工藝要求的不（bú）斷提高，數控加工的方法也更加多（duō）樣化，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、多樣。在某些加工環節，實現了（le）加工工藝的要求就是任務（wù）完成，而有些加工生產任務，是講質量、講效益、講效（xiào）率的（de）。隻有合理地選（xuǎn）擇切削刀具和（hé）切削用量，才能保證任務的順（shùn）利完成（chéng），同時也使（shǐ）效（xiào）益最（zuì）大化。