數控加工中心刀具和切（qiē）削用量的選擇探討

數控機床加工生產中，在加工工藝確定的情況下，加工刀具和切削用量的合（hé）理選擇是（shì）數控加工生產的重要環節，是保證數控（kòng）加工生產（chǎn）效率和表麵加工質量的重要保證（zhèng）。合理選擇切削用（yòng）量是切削刀具充分發揮性能的保障（zhàng），合理選擇切削刀具是切削用量最有效的保證，隻有將兩者有機（jī）地結合起來（lái），才能充分發揮數控機床的加工效率和加工質量。

 刀（dāo）具（jù）是機床實（shí）現切削加工的直接執行者，刀具的選擇和切削用量（liàng）的選擇合理與（yǔ）否，不僅影響到被（bèi）加工零件的質（zhì）量，甚至可以決定機床功效的發揮和安全（quán）生產的順利進行。所以，在編加（jiā）工程序時，要選擇合理（lǐ）的刀具和切削（xuē）用量，不（bú）但可以有效提高切削效（xiào）率和加（jiā）工質量，還可降低成本以（yǐ）獲得最佳經（jīng）濟效益。

 1、加工中心用（yòng）刀具的（de）基本特征

 為了適應數控機床加工精度、加（jiā）工效率、加工（gōng）工序集中及零（líng）件裝（zhuāng）夾次數少等要求，數控機床（chuáng）對所用的刀具有許多性能的要求，加（jiā）工中（zhōng）心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、規則化、係統化（huà）；（2）刀片和刀具參數及切削參數的規範化（huà）、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）相匹配；（4）刀片或刀具的（de）使用（yòng）壽命（mìng）長，加工剛（gāng）性好；（5）刀片及刀柄的（de）定位精度高，刀柄（bǐng）對機床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（nài）磨性，刀柄及刀具係統的（de）重量不能超標；（7）刀柄的轉位、重裝（zhuāng）和重（chóng）複定位精度要求高（gāo）。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用刀具材料

 常用數控刀具材（cái）料（liào）有高速鋼、硬質合金、塗層硬質合金（jīn）、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等，其中高速鋼、硬質合（hé）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（dāo）具中，高速鋼（gāng）、塗層高速鋼的韌性最好，塗（tú）層硬質合金的（de）硬度較高，硬質合金（jīn）刀具層中，陶瓷刀具、立方氮化硼、金剛石（shí）刀具的硬度（dù）更高。除特殊材料外（wài），一般不用這幾種材料的刀具（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，容易崩刃，通常（cháng）用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種類

 數（shù）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（hé）孔類加工刀具等。

 2.3.1 輪廓類加工刀具。

 第一，麵銑刀。刀（dāo）片和刀齒與刀體的安裝方式有整體焊接（jiē）式，機夾（jiá）焊接式和可轉位（wèi）式三種，運用較多（duō）的是可轉位式。當刀片切（qiē）削刃磨鈍或報廢時，可直接在機床（chuáng）上轉位或者更換（huàn）刀片，從而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，選擇適當直徑大小的刀具型號使用方便快捷。麵銑（xǐ）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（jiào）廣泛的一種刀具，有整體式和鑲刀片式兩種。一般（bān）直徑在Φ20mm以下用整體式。直徑（jìng）在Φ20mm以上多用於鑲齒（chǐ）式，還有刀尖圓弧式銑刀，多（duō）用於模具加工，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（cáo）銑刀作（zuò）垂直（zhí）進給。

 第三，球頭刀。圓柱形球頭銑刀，主要（yào）用於模具加工，精加工使用（yòng），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，球頭刀中心切削速度為零。球頭刀具不適用於平麵（miàn）銑（xǐ）削。

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第一，鑽頭。加工中心常用鑽頭有中（zhōng）心鑽、標準麻（má）花鑽。刀具（jù）材料有高速鋼、硬質合金和塗層硬質合金等（děng）。

 第二，鉸刀。有標準高速鋼鉸刀、焊接硬（yìng）質合（hé）金刀（一（yī）般用於（yú）定（dìng）做尺寸，深（shēn）孔鉸刀）、浮動（dòng）鉸刀。

 第三，鏜刀。鏜刀分為粗鏜刀、精（jīng）鏜刀、浮動鏜（táng）刀（dāo）等。精鏜刀采用螺（luó）絲調節式，每格精度不同，有0.002mm每格直徑，也有0.01mm每格直徑方向等。

 2.3.3 一（yī）些特殊加工刀具（jù）。如T形刀具，開槽（cáo）和切斷（duàn）用鋸片刀具，燕尾槽成型刀具等，使（shǐ）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（lì）、加工材料的性能、加工工序、切削用量以及其他因素（sù）合理地選擇刀具。刀具選擇的總原則是：刀具選用最重要的（de）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（liào）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（yì），降低成本，同時也要安裝調整方便，剛性好，耐用度（dù）和精度高。在滿足加工要（yào）求的前提下，盡（jìn）量（liàng）選（xuǎn）擇較短的刀柄，以提高刀具加（jiā）工剛性。

 在選取刀具時，要使刀具的（de）直徑與（yǔ）加工工件的去（qù）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（zhì）合金盤銑刀；加工凹凸（tū）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（yìng）質合金玉（yù）米銑刀；立體型麵和變斜角輪廓外形的加工，常（cháng）采用球頭刀（dāo）、環形銑刀、錐形銑刀（dāo）和盤銑刀。

 有時候刀具的（de）耐用度和精度與刀具價（jià）格關係（xì）極大，必須（xū）注意的是，在有些情況下，選擇價（jià）格（gé）較高的好（hǎo）刀具，但是好的刀具帶來加工（gōng）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（jiā）工中，切削用量的選用是最為（wéi）關（guān）鍵的環節，它直接影（yǐng）響加工效（xiào）率和（hé）加工質量的（de）提高。合理地選擇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（guī）納出比較合適的（de）切削用量。

 切削用量主要包括背吃刀量和（hé）側吃刀量、進給速度和切削速度。從刀具的耐用度考（kǎo）慮，切削（xuē）用量的（de）選擇方法是先選背吃刀量，其（qí）次是進給速度（dù），最後確定切削速度。下麵就筆者（zhě）在平時的工作中遇到的加工參數進行分析（xī）：

 第一，在機床型號為DMC635V的（de）機床，加工厚度為20mm，材料為12Cr2Mo的工件上鑽Φ1.2mm的通孔（kǒng）。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（chēng）。

 背吃刀量：每鑽深0.5mm提刀排屑（xiè）法（fǎ）。

 進給（gěi）速（sù）度（dù）：Vf＝5mm/min。

 切（qiē）削速度：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝要求，順利（lì）完成加工任務。

 第（dì）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，深度為170mm的工件精加工，加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀（dāo）具（jù）選擇：Φ20mmR5的（de）牛（niú）鼻刀，刀（dāo）具長度為（wéi）250mm鑲齒硬質合金刀。

 背（bèi）吃刀量：0.1mm

 進給（gěi）速度：Vf＝1800mm。

 切削速度：n＝3000mm/min，采用順銑的加工（gōng）方法。

 程序開頭加G64連續加工指令，順利完成加工生產任務，並保證較好的加（jiā）工光潔度，得到（dào）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的鋼板上鑽672個Φ10的陣（zhèn）列通孔，考慮加工（gōng）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（tóu），每支46元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削（xuē）速（sù）度：n＝180r/min。

 鑽頭在刃磨較好的情（qíng）況下，一次最多鑽20多個孔。方案2：刀具選擇：Φ10mm硬質合（hé）金鑽頭，每（měi）支360元。

 背吃刀量：一次鑽（zuàn）通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一次最多鑽500左右個孔。

 方案3：刀具選擇：Φ10mm硬質合金塗層鑽頭，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。

 鑽頭一次最多鑽約2000個孔（kǒng）。這也充分地說（shuō）明，使用（yòng）價格高的好刀具（jù），不一定（dìng）就提高加工成本，效率的提高和數量（liàng）的增加，恰恰是效益的增加。

 5、結語

 隨著數控加工中心機床的發展，加工工藝（yì）要求的不斷提高，數控加工的方（fāng）法也更加多（duō）樣化，從簡單的手（shǒu）工編程到複雜的曲麵軟件編程，同時對切削刀具的要求也（yě）更加精確、多樣（yàng）。在某些加工（gōng）環節，實（shí）現了加工工藝的要求就是任務完成，而有些加（jiā）工生（shēng）產任務，是講質量、講（jiǎng）效益、講效率的。隻有合理地選擇切削刀具和切削用量，才（cái）能保證任務的順利完成（chéng），同時也使效益最大化。