數控（kòng）加工中心刀具和切削（xuē）用量的選擇探討

數控機床加（jiā）工生產中，在（zài）加工工藝確定（dìng）的情況下，加工刀（dāo）具和切（qiē）削用量的合理選（xuǎn）擇是數控加工生產的重要（yào）環節，是保證數控加工生產效率和表麵加工質量的重要保證。合理選擇切削用量是切削刀具充分發揮性能的（de）保障，合理選擇切削刀具是切削用量最有效的（de）保證，隻有將兩者有機地（dì）結合（hé）起來，才能充分（fèn）發揮（huī）數控機床的加工效率和加工質量。

 刀具是機床實（shí）現切削（xuē）加工的直接執行者，刀具的選擇和切削（xuē）用量的選擇合理與否，不僅影響到被加工零件（jiàn）的質量，甚至可以決定（dìng）機床功（gōng）效的發揮和安全生產的順利進（jìn）行。所以，在編加工程序時，要選擇合理的刀具和切（qiē）削用量，不但可以有效（xiào）提高切削效（xiào）率（lǜ）和加工質量，還（hái）可降低成本以獲得最佳經濟（jì）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（jīng）度、加工效率、加（jiā）工工序集中及（jí）零件裝夾次數少等要求，數控機床對所用的刀具（jù）有許多性能的要求，加工中心用刀具及刀具（jù）係統有以下特點：（1）刀（dāo）片和（hé）刀柄高度（dù）的通（tōng）用化、規則化、係統化；（2）刀片和刀具參數及切削參數的規範化、典型化；（3）刀片或刀具材料及切削參數（shù）與被加（jiā）工工件材料相匹配；（4）刀片或刀具的使用壽命長，加工（gōng）剛性好；（5）刀片及刀柄的定位精度高，刀柄對機床主軸的（de）相對位置要求較高；（6）刀柄須有較高的（de）強度、剛度和（hé）耐磨性，刀柄及刀（dāo）具係統的重量不能超標；（7）刀柄的轉位、重裝和（hé）重複定位精度要求高。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用刀具材料

 常用（yòng）數（shù）控刀具材料（liào）有高速鋼、硬質合金、塗層硬質（zhì）合金、陶瓷、立方（fāng）氮化硼、金剛（gāng）石等，其中高速鋼（gāng）、硬質合金、塗層硬質合金在數控加工中（zhōng）的應用最廣泛。

 2.2 刀具性能（néng）的比較

 在常（cháng）用的刀具中，高速鋼、塗層高速鋼的韌性最（zuì）好，塗層硬質合金的硬度較高，硬質（zhì）合金刀具層中（zhōng），陶瓷刀（dāo）具、立方氮化硼、金剛石刀具的硬度（dù）更高。除特殊材料外，一般不用這（zhè）幾種材料（liào）的刀具（由於其硬度較高刃磨難度大，而成（chéng）型刀具（jù）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

 數控加工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（jù）等。

 2.3.1 輪廓類加工刀具。

 第（dì）一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀體的安裝方式有（yǒu）整體焊接式，機夾焊接式和可轉位式三種，運用較多的是（shì）可轉位式。當刀片（piàn）切削刃磨鈍或報廢時，可直接（jiē）在機床上（shàng）轉位或者（zhě）更換刀片，從而大大（dà）提高加工效率和產品質（zhì）量，根據不同的工件外形不（bú）同的機床性能，選（xuǎn）擇適當直徑大小的刀具型號使用方便快捷。麵銑刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立（lì）銑刀。立銑刀是數控機床運用的較廣泛（fàn）的一種（zhǒng）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（dāo）尖圓（yuán）弧（hú）式銑刀，多用於模具（jù）加工，適用於曲麵的大量加工，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（tóu）刀。圓柱形（xíng）球頭銑刀，主要用於模具加工（gōng），精加工使用，也（yě）有成（chéng）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（tóu）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（dì）一，鑽頭。加（jiā）工（gōng）中心常用鑽（zuàn）頭有中心（xīn）鑽、標準麻花鑽。刀（dāo）具材料有高速鋼（gāng）、硬（yìng）質合（hé）金和（hé）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（bān）用於定做（zuò）尺寸，深孔鉸刀）、浮動鉸刀。

 第三（sān），鏜（táng）刀。鏜刀分（fèn）為粗鏜刀、精鏜刀、浮動鏜刀等。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（yǒu）0.01mm每格直徑方向等（děng）。

 2.3.3 一些特殊加工刀具。如T形刀具，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、加工中心刀具選擇原則

 應根據機床的加工能力、加工材料的性能、加（jiā）工工序、切削用（yòng）量以及其他因（yīn）素合理地選擇刀（dāo）具。刀具選擇的總原則是：刀（dāo）具選用最重要的一點（diǎn）就是看性價比，在機床確定的條件下，首先考慮加工（gōng）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，降低成本，同時也要安裝調整方便，剛性好，耐用（yòng）度和精（jīng）度高。在滿足加（jiā）工要求的前提下（xià），盡（jìn）量選擇較短的刀柄，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（qù）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（tái）時使用高速鋼立銑刀；加工毛坯麵或孔粗加工時，選用鑲齒（chǐ）硬質合金玉米銑刀；立體型麵和變斜角輪（lún）廓（kuò）外形的加工，常采用球頭刀、環形銑刀、錐形銑刀和（hé）盤銑刀。

 有時候刀具的耐用度和（hé）精度與刀（dāo）具價格（gé）關（guān）係極大，必（bì）須注意的是，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和加工質量的（de）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，切削用量的選用是最為關鍵的環節，它（tā）直接影響（xiǎng）加工效率和加工質量的提高。合理地選擇切削用量需要理論和實踐相結合，在實踐（jiàn）中不斷摸（mō）索（suǒ）實（shí）驗，才能更好地總結、歸納出比較合（hé）適的切削用（yòng）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。從刀具的耐用度考慮，切削用量的（de）選擇方法是先選背吃刀（dāo）量，其次是進給速度，最後確定切削速度。下麵就筆者在平時（shí）的工作中遇（yù）到的加工參數進行分析：

 第一，在機床型號（hào）為DMC635V的機床，加工厚度為20mm，材料為（wéi）12Cr2Mo的工件上鑽Φ1.2mm的通孔。刀具選擇：Φ1.2mm的高（gāo）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提刀排屑法。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削速（sù）度：n＝5000mm/min。

 實現加工（gōng）工（gōng）藝要求（qiú），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的狹長槽，深度為170mm的工（gōng）件精（jīng）加工（gōng），加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇（zé）：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度（dù）為250mm鑲齒硬（yìng）質合金刀。

 背吃刀量：0.1mm

 進給速度：Vf＝1800mm。

 切（qiē）削速度：n＝3000mm/min，采用順銑（xǐ）的加工方法。

 程序開頭（tóu）加（jiā）G64連續加工（gōng）指令，順利完成加工生（shēng）產任務（wù），並保證較好的加工光潔度，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8mm的（de）鋼板上鑽672個Φ10的陣列通孔，考慮加工成本核算和加工效率。

 方案1：刀具（jù）選擇：Φ10mm優質高速鋼鑽頭，每支46元。

 背吃刀量：一（yī）次鑽通。

 進給速度（dù）：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（jīn）鑽頭，每支360元。

 背（bèi）吃刀量：一次鑽通。

 進給速度（dù）：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：Φ10mm硬質合金塗（tú）層鑽頭，每支630元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速（sù）度：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次（cì）最多鑽約2000個孔。這也充分地說明，使用價（jià）格高的好刀具（jù），不（bú）一定就提高（gāo）加工成本，效率的提高和數量的增加，恰恰是效益的（de）增加。

 5、結（jié）語

 隨著數（shù）控（kòng）加工（gōng）中心機床的發展，加工工藝要求的不斷提高，數控加工的方法（fǎ）也更加多樣化，從簡單的手工編程到複雜的曲麵軟件編程（chéng），同時對切削刀具的要求也更（gèng）加精確、多樣。在某些加工（gōng）環節，實現了加工工藝的要求就是任務完成，而（ér）有些加工生產任（rèn）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，同時也使效益最大化。