數控加工中心刀具和切削用量的選擇探討

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

 刀具是機（jī）床實現切削加工的直接執行者，刀具的選（xuǎn）擇和切削用量的選擇合理（lǐ）與否（fǒu），不僅影響到被加工零件的（de）質量，甚至可以決定機床功效的（de）發揮和安全生產（chǎn）的順利進行。所以（yǐ），在編加工程序時，要選擇合理的刀（dāo）具和切削用量，不但可以有效提高切削效率（lǜ）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（jiā）工效率、加工工序集中及零件裝夾次數少等要求，數（shù）控機床（chuáng）對所用的刀具有許多性能的要求，加工中心用刀具及刀具（jù）係統有以下特點：（1）刀片和刀柄高度的通用化、規則化（huà）、係統（tǒng）化；（2）刀片和刀具參（cān）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）與被加工工件材料相（xiàng）匹配；（4）刀片或刀具的使（shǐ）用壽命長，加工剛性好；（5）刀片及刀柄的定位精度（dù）高，刀柄對機床主軸的相對位置要求較高（gāo）；（6）刀（dāo）柄須有較高的強度（dù）、剛度和耐磨性，刀柄及刀（dāo）具係統的重量（liàng）不能超標；（7）刀柄的轉位、重裝和重複定（dìng）位精度要求高。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用（yòng）刀具材料

 常用數控刀具材料有高速鋼、硬質合金、塗層硬質合金（jīn）、陶瓷、立方氮化硼、金剛（gāng）石（shí）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（guǎng）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（xìng）最好，塗層硬質合金的硬度較高，硬質合金刀具層中，陶瓷刀具、立方氮化硼、金剛石刀具的硬度更高。除特殊（shū）材料外，一般不用這幾種材料的刀具（由於其（qí）硬度較高（gāo）刃磨難度大，而成型刀具切削刃（rèn）不（bú）易鋒利，容易崩刃，通常用於較硬的材（cái）料加（jiā）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等。

 2.3.1 輪（lún）廓類加工刀具。

 第一，麵銑（xǐ）刀。刀（dāo）片和刀齒與刀體的安裝方式（shì）有整體焊接式，機夾（jiá）焊接式和（hé）可轉位式三種，運用較多的是可轉位式（shì）。當刀片切削刃磨鈍或報廢時，可直接在機（jī）床上轉位或者更換刀片，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（tóng）的機床性（xìng）能，選（xuǎn）擇（zé）適（shì）當直徑大小的刀具型號使用方便快捷。麵（miàn）銑刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立（lì）銑刀。立銑刀是數控機（jī）床運用的較廣泛的一種刀（dāo）具，有整體式和鑲刀片式兩種。一般直徑在Φ20mm以下用整體式（shì）。直徑在Φ20mm以上多用（yòng）於鑲齒式，還有刀尖圓弧（hú）式銑刀，多用於模具加工，適（shì）用（yòng）於曲麵的（de）大量加工，現在的硬質合金立銑（xǐ）刀也可取代鍵（jiàn）槽（cáo）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（chǐ）兩種。主要用於曲麵加工，其加工（gōng）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銑削。

 2.3.2 孔類加工（gōng）刀具。

 第一，鑽（zuàn）頭。加工中心常（cháng）用鑽頭（tóu）有中心鑽、標準麻花（huā）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（yǒu）標準高速鋼鉸（jiǎo）刀（dāo）、焊接硬質合金刀（一般用於定做尺寸，深孔鉸刀）、浮動鉸刀。

 第（dì）三，鏜（táng）刀。鏜刀分為粗鏜刀、精鏜刀、浮動鏜刀等。精鏜刀采用螺（luó）絲調節式，每格精度不（bú）同，有0.002mm每格直徑，也有0.01mm每格直徑方向等。

 2.3.3 一些特殊加工刀具。如T形（xíng）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（gōng）中心（xīn）刀具選擇原則

 應根（gēn）據機床的（de）加工能力、加工（gōng）材料的性（xìng）能、加工工序、切削用量以及其他因素合理地選擇刀具。刀具選擇的總原則是：刀具選（xuǎn）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（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（xiào）益，降低成本，同時也要安裝調（diào）整方便（biàn），剛性（xìng）好，耐用（yòng）度和精度（dù）高。在滿足加工要（yào）求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工剛性。

 在選取刀具（jù）時，要使刀具的直徑與加工工件的去除量相適應，平麵周邊輪廓的銑削（xuē），用立銑刀；銑（xǐ）削平麵用（yòng）硬質合金盤銑刀；加工凹凸台時（shí）使用高速鋼立銑刀；加工毛坯麵或（huò）孔粗加工時，選用鑲齒硬質合金玉（yù）米銑刀；立體型麵（miàn）和變斜角輪廓外形的加工，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度與刀具價（jià）格關係極（jí）大，必須注意的是，在有些情況下，選擇價格（gé）較高的好刀具，但是好的刀具帶來加工效（xiào）率和加（jiā）工質量的提高，則可以使整個加工成本大大降低。

 4、切削用量（liàng）選擇（zé）

 在數（shù）控加工中，切削用量的選用是最為關鍵的環節，它直接影（yǐng）響加工效率和加工質量的提高。合理（lǐ）地選擇切（qiē）削用（yòng）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、歸納出比較（jiào）合適的切削用量。

 切削用量（liàng）主要（yào）包括背吃刀量和側吃刀量（liàng）、進給速（sù）度和切削速度。從刀具的（de）耐用度考慮，切削用量的選擇方法是先選背吃刀量（liàng），其次是進給速度，最後確定切削（xuē）速度。下（xià）麵就筆者在平時的工作中遇到的加工參數進行分析：

 第一，在機（jī）床型號為DMC635V的機（jī）床，加工厚度為20mm，材料為（wéi）12Cr2Mo的工件上鑽Φ1.2mm的通（tōng）孔。刀具選擇：Φ1.2mm的高速鋼鑽（zuàn）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（gěi）速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度（dù）：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（de）狹長槽，深度為（wéi）170mm的工件精加工，加工（gōng）餘量為（wéi）單邊（biān）0.1～0.15mm。刀具選（xuǎn）擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度為250mm鑲齒硬質合金刀（dāo）。

 背吃（chī）刀量：0.1mm

 進給速（sù）度：Vf＝1800mm。

 切削速度：n＝3000mm/min，采用（yòng）順銑的加工方法。

 程序開頭加G64連續加（jiā）工指令，順利完成加工生產任務，並保證較好的加工光潔度，得到用（yòng）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（jiā）工成本核算和加工效率。

 方案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（qiē）削速度：n＝180r/min。

 鑽頭在刃磨（mó）較好的情況下（xià），一（yī）次最多鑽（zuàn）20多個孔。方（fāng）案2：刀具（jù）選擇：Φ10mm硬質合金鑽頭（tóu），每支360元（yuán）。

 背吃刀量：一次鑽通（tōng）。

 進給速度（dù）：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭（tóu）一（yī）次最多鑽500左右個孔。

 方案3：刀具選擇：Φ10mm硬質合金塗層鑽頭，每支630元。

 背吃刀量：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。這也充分地說（shuō）明，使用價格高的好（hǎo）刀具（jù），不一定就提高（gāo）加工成本，效（xiào）率的提高和數量的增加，恰恰是效益的增加。

 5、結語

 隨著數控加工中心機床的發展，加工工藝要求的不斷提高，數控加工的方（fāng）法也（yě）更加多樣化，從（cóng）簡單的手（shǒu）工編程到複雜（zá）的（de）曲麵軟件編程，同（tóng）時（shí）對切削刀具的（de）要求也更加精（jīng）確（què）、多樣。在某些加工環節（jiē），實現了加（jiā）工工（gōng）藝的要求就是任務完（wán）成，而有些（xiē）加工生產任務，是講質量、講效益、講效率的。隻有合理（lǐ）地選擇（zé）切削刀具和切削用量，才能保證任務（wù）的順利（lì）完成，同時也使效益最大（dà）化。