數控加工中心刀具和（hé）切削用量的選擇探討（tǎo）

數控機床加工生產（chǎn）中，在加工（gōng）工藝確定的情況下，加（jiā）工刀具和切削用量（liàng）的合理選擇是數控加工生產的重要環節，是保（bǎo）證數控加工生產效率和表麵（miàn）加工質量的重要保證。合理選擇（zé）切削用量是切削刀具（jù）充分發揮性（xìng）能的保障，合理選擇（zé）切削刀具是切削用量最有效的保證，隻有將兩者有機地結（jié）合起來，才能充分發揮數控機床（chuáng）的加（jiā）工效（xiào）率和加（jiā）工質量。

 刀具是機床實現切削加工的直（zhí）接執行者，刀具的選擇和切削用量的選擇合理與否，不僅影響到被（bèi）加工零件的質量（liàng），甚（shèn）至可以決（jué）定機床功效的發揮和安全（quán）生產的（de）順利進行（háng）。所以，在（zài）編加（jiā）工程序時，要選擇合（hé）理的（de）刀具和（hé）切削用量，不但可以有效提（tí）高切（qiē）削效率和加工質量，還可降（jiàng）低（dī）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（yīng）數控機（jī）床加工精度、加工效率（lǜ）、加工工序（xù）集中及（jí）零件裝夾次（cì）數（shù）少等要（yào）求，數控機（jī）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具係統有以下特點（diǎn）：（1）刀片和刀柄高度的通用化、規（guī）則化、係統化；（2）刀片和刀具參數及（jí）切（qiē）削參數的規範化、典型化；（3）刀片或刀具材料及切削參數與被加工工件（jiàn）材料（liào）相匹（pǐ）配；（4）刀片或刀具的使用壽命長，加工剛性好；（5）刀片及刀柄的（de）定位精度高，刀柄（bǐng）對機床（chuáng）主軸的相對位置要求較高；（6）刀柄須有較高的強度、剛度和耐磨性，刀柄及刀（dāo）具係統的重量不能超標；（7）刀柄的轉位（wèi）、重裝和重複定位精度要求高。

 2、加工中心用刀（dāo）具材料

 2.1 常用刀具材料

 常用數控（kòng）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、塗層硬質合金在數控加工中的應用最廣（guǎng）泛。

 2.2 刀具性能的比較

 在常用（yòng）的刀具中，高速鋼、塗層高速鋼（gāng）的韌性（xìng）最好，塗層（céng）硬質合金的硬度較高，硬質合金刀具層中，陶瓷刀（dāo）具、立方氮化硼、金剛石刀（dāo）具的硬度更高。除特殊材料外，一般不用這幾種材料的刀具（由於其硬度較高刃磨難度（dù）大，而成型刀具切（qiē）削刃不易鋒利，容易崩刃（rèn），通常用（yòng）於較硬的材（cái）料加工（gōng））。

 2.3 刀（dāo）具種類

 數控加工中心（xīn）常用刀（dāo）具種類較多，根據刀（dāo）具用途，可分為輪廓類加工刀具和（hé）孔類加工刀具等。

 2.3.1 輪廓類加工刀具（jù）。

 第一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀體（tǐ）的安裝（zhuāng）方式（shì）有整體焊接式，機夾焊接式（shì）和可轉（zhuǎn）位式三種，運用較多的是可轉位式。當刀片切削刃磨鈍或報廢時，可直接（jiē）在機床上轉位或者更換刀（dāo）片，從而（ér）大大提高加工效率和產品質（zhì）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（de）刀具型號（hào）使用方便（biàn）快捷（jié）。麵銑（xǐ）刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立銑刀（dāo）。立銑刀是數控機床運用的較廣泛的一種刀具，有整體式和鑲刀片式兩（liǎng）種。一般（bān）直徑在Φ20mm以下用整體（tǐ）式。直徑在Φ20mm以上多用於鑲齒式，還有刀尖圓弧式銑刀，多用於模具加（jiā）工，適用於曲麵的（de）大量（liàng）加工，現在的硬質（zhì）合金立銑刀也可取代鍵槽銑刀作垂直進（jìn）給。

 第三（sān），球頭刀。圓柱形球頭（tóu）銑刀，主要用於模具加工，精加工使用，也有（yǒu）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為零。球頭（tóu）刀具不適用於平麵銑削。

 2.3.2 孔類加工（gōng）刀具。

 第一，鑽頭。加工中（zhōng）心常用鑽頭有中（zhōng）心鑽、標準麻花鑽。刀具材（cái）料有高速鋼、硬質（zhì）合金和塗層硬質合金等。

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

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

 2.3.3 一些特殊加（jiā）工刀具。如T形刀具，開槽和切斷（duàn）用鋸片刀具，燕尾槽成型刀具等，使用（yòng）頻率（lǜ）較低。

 3、加工中心刀具選擇原則

 應根據機床的加工（gōng）能力、加工材料（liào）的性能、加（jiā）工工序、切削用（yòng）量以及其他（tā）因素合理地選擇刀具。刀具選擇的總原則是：刀具選用最重要的一點就是看性價比，在機床確（què）定的（de）條件下，首先考慮加工工件材（cái）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，同時也要安裝調整方便，剛性好，耐用度和（hé）精度高。在滿足加工要求的前提（tí）下，盡量選（xuǎn）擇較（jiào）短的刀柄，以提高刀具加工剛性。

 在（zài）選取刀具時，要使刀具的直徑與加工（gōng）工件的去除量相適應，平（píng）麵周邊（biān）輪廓的銑（xǐ）削，用立銑刀（dāo）；銑削平麵用硬質合金盤銑（xǐ）刀；加工凹凸台時使用高速鋼（gāng）立銑刀；加工毛坯麵或孔粗加工（gōng）時，選用鑲齒硬質（zhì）合金玉米銑刀；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，必須注意的是，在有些情（qíng）況下（xià），選擇價格較高的好刀具，但是好的刀具帶（dài）來加工效率和加工質量的提高，則（zé）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，切削用量的選（xuǎn）用是（shì）最為（wéi）關鍵的環節，它（tā）直接影響加工效率和加工質量的提高。合理地選擇切削用（yòng）量需要（yào）理論和實踐相結合，在實踐中不斷摸（mō）索（suǒ）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（kuò）背吃（chī）刀量和側吃刀量、進給速度和切（qiē）削速度。從刀具的耐用度考慮，切削用量（liàng）的選擇方法是先選背吃刀量，其次（cì）是（shì）進給速度，最後確定切削速度。下麵就（jiù）筆者在平時的工作中遇到的加工參數進行分析：

 第一，在機床型（xíng）號為（wéi）DMC635V的機床，加工厚度為20mm，材料為12Cr2Mo的工（gōng）件上鑽Φ1.2mm的通孔。刀具選擇：Φ1.2mm的高速鋼鑽頭，注意鑽頭切削刃是否均勻對稱。

 背（bèi）吃刀量（liàng）：每鑽深0.5mm提刀排屑法。

 進（jìn）給速（sù）度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：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（jī）床上，加工材料為5CrNiMo熱鍛模具，調（diào）質硬度（dù）為500HBW的狹長槽，深度為170mm的（de）工件精加工，加工餘量（liàng）為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的（de）牛鼻（bí）刀，刀具長度為250mm鑲齒硬（yìng）質合金刀。

 背（bèi）吃刀量：0.1mm

 進給速（sù）度（dù）：Vf＝1800mm。

 切削速度：n＝3000mm/min，采用順銑的加工方（fāng）法。

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

 第三，在VMC1250型號機床在（zài）685鋼板調（diào）質硬度在460HBW，厚度（dù）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（lǜ）。

 方（fāng）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（jìn）給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

 鑽頭（tóu）在（zài）刃磨較好的情況下，一次最多鑽20多（duō）個（gè）孔。方案2：刀（dāo）具選擇：Φ10mm硬質合金鑽頭，每支360元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一次最多鑽500左右（yòu）個孔。

 方案3：刀具選擇（zé）：Φ10mm硬（yìng）質合金塗層鑽頭，每支630元。

 背吃刀（dāo）量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次（cì）最多鑽（zuàn）約2000個孔。這也充分地說（shuō）明（míng），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（gāo）和（hé）數量的增加，恰恰是效益的（de）增加。

 5、結語

 隨（suí）著數（shù）控加工中心機床（chuáng）的發展，加工工藝要求（qiú）的不斷（duàn）提高，數（shù）控加工的方法也更加多樣化，從（cóng）簡單的手工（gōng）編程到複雜（zá）的（de）曲麵軟件編程，同時對切削刀（dāo）具的要求也更加精確、多樣。在某些加工環節，實現了加工工藝的要求（qiú）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（jù）和切削用量，才能保證任務的順利完成，同時也（yě）使效益（yì）最大化。