​數（shù）控加工中心刀具和切削用量的選擇探討

數（shù）控（kòng）機床加工（gōng）生產中，在加（jiā）工工藝確定（dìng）的情況下（xià），加工刀具和切削用量的合理選擇是數控加（jiā）工生產的重要環節，是保證數控加工生產效率和（hé）表麵加工質量（liàng）的重（chóng）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（lǐ）選擇切削刀具是切削用量最有（yǒu）效的保證，隻（zhī）有將兩者有機地結合起來，才能（néng）充分發揮數控機床的加工效率和加工質量。

 刀具是機床實（shí）現切削加工的直接執行者，刀具的選擇和切削用量的（de）選擇合理與否（fǒu），不僅影響到被加工零件的質量，甚至可以決定機（jī）床功效的發揮和安全生產的順利進行。所以，在編加工（gōng）程序時，要選（xuǎn）擇合理的（de）刀具和切削用量，不但（dàn）可以有效提高切削（xuē）效率和加（jiā）工質（zhì）量，還可降低成本以獲得最佳經濟效益（yì）。

 1、加工中心（xīn）用刀具的基本特征

 為了適應數控機床加工精度、加工效率、加（jiā）工工序集中及零件裝夾次數少等要求，數控（kòng）機（jī）床對所用的（de）刀具有許（xǔ）多性能的要（yào）求，加工（gōng）中心用刀具及刀具係統（tǒng）有以下特點：（1）刀片（piàn）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、典（diǎn）型化；（3）刀片或刀具材料及切削參數與被加工工件（jiàn）材料相匹配；（4）刀片或刀具的使用壽命長，加工剛性（xìng）好；（5）刀片及刀柄的定位精度高，刀柄對機床主軸的相對位（wèi）置要求較（jiào）高；（6）刀柄須有較高的強度、剛度和耐磨性，刀柄及刀具係統的重量不能（néng）超標；（7）刀柄的轉（zhuǎn）位、重裝和重複定位精度要求高。

 2、加工中心用刀（dāo）具材（cái）料

 2.1 常用刀具材（cái）料

 常用數（shù）控刀具材料有高速鋼（gāng）、硬（yìng）質合金、塗（tú）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泛。

 2.2 刀具（jù）性能的比較（jiào）

 在常（cháng）用的刀具中，高速鋼（gāng）、塗（tú）層高速鋼的韌（rèn）性最好，塗層硬質合金的硬（yìng）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，而成型刀具切削（xuē）刃不易鋒利，容易崩刃，通常用於較硬的材料加（jiā）工）。

 2.3 刀具種類

 數控加（jiā）工中心常用刀具種類較多，根據刀具用途，可分為輪廓類（lèi）加（jiā）工刀具和孔類加工刀具（jù）等。

 2.3.1 輪廓類加工刀具。

 第一，麵（miàn）銑刀。刀片和刀齒與刀體的安裝方式有整體焊接式，機夾焊接式和（hé）可轉位式三種，運用較多（duō）的（de）是可轉位式。當（dāng）刀片切削刃磨鈍或報廢（fèi）時（shí），可直接在機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（jiàn）外形不同的機床（chuáng）性能（néng），選擇適當直徑大小的（de）刀具型號使用方便快（kuài）捷。麵銑刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑刀是（shì）數（shù）控機床運用的較廣泛的一（yī）種刀具，有整體式和鑲刀片式兩種（zhǒng）。一般直徑在Φ20mm以下用整體式。直徑（jìng）在Φ20mm以上多（duō）用於鑲齒式，還（hái）有刀尖圓弧式銑刀，多用於模具（jù）加工，適用於曲麵的大量加（jiā）工，現在的硬質合金立銑刀（dāo）也可取代（dài）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（qí）加（jiā）工表麵質量較高，球頭刀中心切（qiē）削速度為（wéi）零。球頭（tóu）刀具不適用於平麵銑削。

 2.3.2 孔類加工刀具（jù）。

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

 第二，鉸刀。有標準高速鋼鉸刀、焊接硬質合金刀（一般用於定做尺寸，深（shēn）孔鉸刀）、浮（fú）動鉸刀。

 第（dì）三（sān），鏜刀。鏜刀分為粗鏜刀、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0.01mm每格直徑方向等。

 2.3.3 一些特殊加工刀具（jù）。如T形刀具，開（kāi）槽和切斷用鋸片刀（dāo）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（jù）機床的加工（gōng）能力（lì）、加工材料的（de）性能、加工工序、切削用量以（yǐ）及其他因素合理地選擇刀具。刀（dāo）具選擇（zé）的總原則是：刀具選用最重要的（de）一點就是看性價比，在機床確定的條件下，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（ān）裝調整方便，剛性好（hǎo），耐用度和精度高。在滿足加工要求（qiú）的前提下，盡量選擇較短的（de）刀（dāo）柄，以（yǐ）提高刀具加工剛性。

 在選取刀具時，要使刀（dāo）具的直（zhí）徑與加工（gōng）工（gōng）件的去除量相適應，平麵周邊輪廓的銑削，用立銑刀；銑削平麵用硬質合金（jīn）盤銑刀；加工（gōng）凹凸台時使用高速鋼立銑刀；加工毛坯麵或孔粗加工時，選用鑲齒硬質合金玉米銑刀；立體型麵（miàn）和變斜角輪廓外形的加工，常（cháng）采用球頭刀、環形銑刀、錐形（xíng）銑刀和盤銑刀。

 有（yǒu）時候刀具的（de）耐用度和精度與刀具價格關係極大，必須注意的是，在有些情況下，選擇價格較高（gāo）的（de）好（hǎo）刀具，但是（shì）好的刀具帶來加工（gōng）效率和（hé）加工質（zhì）量的提高，則可以使整（zhěng）個加工成本大大降低。

 4、切（qiē）削用量選擇

 在數控加工中，切削用（yòng）量的選用是最為關鍵的環節（jiē），它直接影響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（hé），在（zài）實踐中不斷摸索實（shí）驗（yàn），才能更好地總結、歸納出比較合適的切削用量。

 切削用量主要包括背吃刀量和側吃刀量、進給速度和切削速度。從刀具的耐用度考慮，切削用量的選擇方法是先選背吃刀量，其次是進給速度，最後確（què）定切削速度。下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（zài）機床型號為DMC635V的機床，加工厚度為20mm，材料為12Cr2Mo的工件上鑽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（fǒu）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。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實現（xiàn）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（gōng）材料（liào）為5CrNiMo熱鍛模具，調質硬度為500HBW的狹長槽（cáo），深度為170mm的工件精加工（gōng），加工餘量為（wéi）單邊0.1～0.15mm。刀（dāo）具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度為250mm鑲齒硬質（zhì）合金（jīn）刀。

 背吃刀量：0.1mm

 進給速度：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（xù）加工指令，順利完成加工生產任務，並保證較好（hǎo）的加工光潔（jié）度，得到用戶的肯定。

 第三，在VMC1250型號機床在685鋼（gāng）板調質硬（yìng）度在460HBW，厚度8mm的鋼板上鑽672個Φ10的（de）陣列通孔，考慮加工成本核算和加（jiā）工效率（lǜ）。

 方案（àn）1：刀具選擇：Φ10mm優質高速鋼鑽（zuàn）頭，每支46元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速（sù）度：n＝180r/min。

 鑽頭（tóu）在刃磨較好的情況（kuàng）下，一次（cì）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。

 背吃刀量（liàng）：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速（sù）度：n＝600r/min。

 鑽頭一次（cì）最多鑽500左右個（gè）孔。

 方案3：刀具選（xuǎn）擇：Φ10mm硬質合金塗層鑽（zuàn）頭，每支（zhī）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（yī）次最多（duō）鑽約2000個孔。這也充分地說明，使（shǐ）用（yòng）價格高（gāo）的好刀具，不一定就提高加工成（chéng）本，效率的提高和數量的增加，恰恰是效益（yì）的增加。

 5、結語

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