數控加工中心刀具和切削（xuē）用量的（de）選擇探討

數（shù）控機床（chuáng）加工生產中，在加工工藝確定的（de）情（qíng）況（kuàng）下（xià），加工刀具和切削用量的合（hé）理選擇是數控加工生產的重要環節，是保證數（shù）控（kòng）加工生產效率（lǜ）和表（biǎo）麵加工質量的重（chóng）要（yào）保證。合理選擇切（qiē）削用量是切削刀具充分發揮性（xìng）能的保障，合理（lǐ）選擇切削刀具（jù）是切削用量最有效的保證，隻有將兩者有機地結合起來，才能充分發揮數控機（jī）床的（de）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者（zhě），刀具的選擇和切削用（yòng）量的選擇合理與否，不僅影響到被加工零件的質（zhì）量，甚至可以決定機床功（gōng）效的發揮和（hé）安全生產的順利進行。所以，在編加工程序時，要選擇合理（lǐ）的刀具和切削用量，不但（dàn）可以（yǐ）有（yǒu）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、加工中心用（yòng）刀具的基本特征

 為了（le）適應數控機床（chuáng）加工（gōng）精度、加工效率、加工工序集中及零（líng）件裝夾次數少等要（yào）求，數控機床對所用的刀具有許多性能的要求，加工中心（xīn）用刀具及刀具係統有以下特點：（1）刀片和刀柄高度的通用化、規則（zé）化、係統化（huà）；（2）刀片和刀具參數及切削參數的規範化（huà）、典（diǎn）型化；（3）刀片或刀具材料及切削參（cān）數與被加工工件材料相匹配；（4）刀片或刀具的（de）使（shǐ）用壽（shòu）命長，加工剛性好；（5）刀片及（jí）刀柄的定位（wèi）精度高，刀（dāo）柄對機床主軸的相對（duì）位置要（yào）求較高；（6）刀柄須有較高的強度、剛度和耐磨性，刀柄及刀具係（xì）統的重量不能（néng）超標；（7）刀柄的轉位、重裝和重複定位精度要求高。

 2、加工中（zhōng）心用刀（dāo）具材料

 2.1 常用刀具材料

 常（cháng）用數控刀具材料有高（gāo）速鋼（gāng）、硬質合金（jīn）、塗層硬質合金、陶瓷、立（lì）方氮化（huà）硼、金剛石等，其中（zhōng）高速鋼（gāng）、硬質合金、塗層硬質合金在數控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，高速鋼、塗層高速鋼的韌性最好，塗層硬質合金的硬度較高（gāo），硬（yìng）質合金（jīn）刀具（jù）層中，陶（táo）瓷刀具、立（lì）方氮（dàn）化硼、金剛石刀具的硬度更高。除特殊材料外，一般（bān）不用這幾種材料的（de）刀具（由於其硬度（dù）較高刃磨難度大，而（ér）成型刀具切削刃不易（yì）鋒利，容（róng）易崩刃，通常（cháng）用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具（jù）種類

 數控加工中心常用刀具種類（lèi）較多，根據刀具用途（tú），可分為輪（lún）廓類加工刀具和孔（kǒng）類加（jiā）工刀具等。

 2.3.1 輪（lún）廓類加工刀具。

 第（dì）一，麵銑刀。刀片（piàn）和刀齒與（yǔ）刀體的安裝方式有整（zhěng）體焊接（jiē）式，機（jī）夾焊接式和可轉位（wèi）式三種，運用較多的是可轉位式。當（dāng）刀（dāo）片切削刃磨鈍或報廢時，可直（zhí）接在機床（chuáng）上（shàng）轉位或者更換刀片，從而（ér）大大提高加工效率和產品質量，根據不同的工件外形不同的機床性能，選擇適當直徑（jìng）大小的刀具型號使用方便快捷（jié）。麵（miàn）銑刀直（zhí）徑一般為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑刀是數（shù）控機床運用的較廣泛的（de）一種刀具，有整體式和鑲刀（dāo）片式兩種。一般直（zhí）徑在（zài）Φ20mm以下用整體式。直徑在Φ20mm以上（shàng）多用於鑲齒式（shì），還有刀尖（jiān）圓弧式銑刀，多用於模具加工，適用於（yú）曲麵的大量加工（gōng），現在的硬質合金立銑（xǐ）刀（dāo）也可取代鍵（jiàn）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，球頭刀中心切削速度（dù）為零（líng）。球頭刀具不適用於平麵銑削。

 2.3.2 孔類加工刀（dāo）具。

 第一，鑽頭。加工中心常（cháng）用鑽頭有中心（xīn）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（hàn）接硬質合金刀（一般用於定做尺寸，深孔（kǒng）鉸刀）、浮動鉸刀。

 第三，鏜刀。鏜刀（dāo）分為粗鏜刀、精鏜刀、浮動（dòng）鏜（táng）刀等（děng）。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（yě）有0.01mm每格直徑方向（xiàng）等。

 2.3.3 一些特殊加工刀具。如T形刀具（jù），開槽和切斷用鋸片（piàn）刀具，燕尾槽（cáo）成型（xíng）刀具等，使用頻（pín）率較（jiào）低。

 3、加工中心刀（dāo）具選擇原則

 應根據機床的加工能力、加工材料的性能、加（jiā）工工序、切削（xuē）用量以及其他因素合理地選擇刀具。刀具選擇的總原則是：刀具（jù）選用最重要（yào）的一點就是看性價比，在（zài）機床確定的條件下，首先考慮加工工件材料的切（qiē）削性（xìng）能，參照加工材料的性能選（xuǎn）用價格最低（dī）的刀具，提高（gāo）效益，降低成本，同時也要安裝調整方便（biàn），剛性好，耐用度和精度高。在（zài）滿足加（jiā）工要求的前提下，盡量選（xuǎn）擇較短的刀柄，以提高刀具加工剛性。

 在選取刀（dāo）具時，要使刀具的直徑與加工工件的（de）去除量相適應，平麵周邊輪廓的（de）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；加工毛坯麵或孔粗加工時（shí），選（xuǎn）用鑲齒硬質合金玉米銑刀（dāo）；立體型麵和變（biàn）斜角輪廓外形的加（jiā）工，常采用球頭刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。

 有時（shí）候刀具的耐用度和精度（dù）與刀具（jù）價格關（guān）係極（jí）大，必（bì）須注意的是，在有些情況下，選擇價格較高（gāo）的好刀具，但是好的刀具帶來加工效率和加工質量的提高（gāo），則可以使整個加工成本大大降（jiàng）低。

 4、切削用量（liàng）選擇

 在數控加工中，切削用量的選用是最為關鍵的環節，它直（zhí）接（jiē）影響加工效率和加工質量的提高。合理地選擇切削用量（liàng）需要理論和實踐相結合，在（zài）實踐中不斷摸索實（shí）驗，才能更好地總結、歸納出比較合適的切削（xuē）用量。

 切削用量主要包括背吃刀量和側吃刀（dāo）量、進給速（sù）度和切削速度。從刀具的耐用（yòng）度考慮，切削用量的（de）選（xuǎn）擇方法是先選（xuǎn）背吃刀量，其次是進（jìn）給速度，最後確定切削速度。下麵就筆者在平時的工作中遇到的加工參（cān）數進行分（fèn）析：

 第一，在機（jī）床型號（hào）為DMC635V的機床，加工厚度為20mm，材料為12Cr2Mo的工件上鑽Φ1.2mm的通（tōng）孔。刀（dāo）具選擇：Φ1.2mm的高（gāo）速鋼鑽頭（tóu），注（zhù）意鑽頭切削刃是（shì）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（qiē）削速度：n＝5000mm/min。

 實（shí）現（xiàn）加工工藝要求，順利完成加工任務（wù）。

 第二，在VMC1250型（xíng）號機床上，加工材料為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（wéi）單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻（bí）刀（dāo），刀具（jù）長度為250mm鑲齒硬質合金刀。

 背吃刀量：0.1mm

 進給速度（dù）：Vf＝1800mm。

 切削速度：n＝3000mm/min，采用順銑的加工方法。

 程序開頭加G64連續加工指令，順利完成加工（gōng）生產任務，並保證較好（hǎo）的加工光潔度，得到用戶（hù）的肯定。

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

 方案1：刀具選擇：Φ10mm優質高速鋼鑽頭，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硬質合金鑽頭，每支360元。

 背（bèi）吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一（yī）次最多鑽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。

 進給速度（dù）：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭（tóu）一次最多鑽約2000個孔。這也充分（fèn）地說明，使用價格高的好刀具，不一（yī）定就提高加工成本，效率的提高和數量（liàng）的（de）增加，恰恰是效益的增加。

 5、結語

 隨（suí）著數控加工中心機床的發展，加工（gōng）工藝要求的不斷提高，數控加（jiā）工的方法也更加多樣化，從簡單的手工編程到複雜（zá）的曲麵軟件（jiàn）編程，同時對切削刀具的要求也更加（jiā）精確、多樣。在某些加工環節，實（shí）現了加工工藝的要求就是任務（wù）完成，而（ér）有些加工（gōng）生產任（rèn）務，是講質量、講效益、講效率（lǜ）的。隻有合理地選擇切削刀具（jù）和切削用（yòng）量，才能保（bǎo）證任務的順利完成，同時也使效益最大化。