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（zhōng），在加工工藝確定的情況下，加工刀具和切削用（yòng）量（liàng）的合理選擇是數控加工生產的（de）重要環節，是保證數控加工生產效率和表麵加工（gōng）質量的重要保證。合理選擇切削用量是切削刀具充分發揮（huī）性（xìng）能的保障，合理選擇切削刀具是切（qiē）削用量最有效的保證（zhèng），隻有將兩（liǎng）者有機地結合起來（lái），才能充分發揮數控機床的加工效率和加工質（zhì）量。

 刀具是機床實現切削加工的直接執行者，刀具的選擇和切（qiē）削用量（liàng）的選擇合理與否，不僅影響到被加工零件的質量，甚至可（kě）以決定機（jī）床功效的發揮和安全生產的順利進行。所以，在編加工程（chéng）序時，要選擇合理的刀具和切削用量，不但可以有（yǒu）效提（tí）高切削效率和加工質量，還可（kě）降（jiàng）低成本以（yǐ）獲得最（zuì）佳經濟效（xiào）益。

 1、加工中心用刀具的基本特（tè）征

 為了適應（yīng）數控（kòng）機床加工精（jīng）度、加（jiā）工效率、加工工（gōng）序集中及零（líng）件裝夾次數（shù）少等要求，數控機床對（duì）所用（yòng）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、係統化；（2）刀片和刀具參數及（jí）切削參數（shù）的規（guī）範化、典型化；（3）刀片或刀具材料及切削（xuē）參數（shù）與被加工工件材料相匹配；（4）刀片或（huò）刀具的（de）使用壽命長，加工剛性（xìng）好（hǎo）；（5）刀片及刀柄的定位（wèi）精（jīng）度高，刀柄對機床主軸的相對位置要求較（jiào）高；（6）刀柄須有較（jiào）高的強度、剛（gāng）度和耐磨性（xìng），刀（dāo）柄及刀（dāo）具係統的重量不能超標；（7）刀（dāo）柄的轉位、重裝和重複（fù）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

 常用數控刀具材（cái）料有（yǒu）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（yìng）質合金（jīn）在數控加工（gōng）中的應（yīng）用最廣（guǎng）泛。

 2.2 刀具性能的比較（jiào）

 在常用的刀（dāo）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（cí）刀（dāo）具、立方（fāng）氮化硼、金剛石刀具的（de）硬度更高。除特殊材料（liào）外，一般不用這幾種材料的刀具（由於其硬度較高刃磨難度大（dà），而成（chéng）型刀具切削刃不易鋒利，容（róng）易崩刃，通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具（jù）種類

 數（shù）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（jiā）工刀具。

 第一，麵銑刀。刀片和刀齒（chǐ）與刀體的安裝方式有整體焊接式，機夾焊接式和可轉位式三種，運用較多的是（shì）可轉位式。當刀片切削刃磨鈍或報廢時，可直接在機床上（shàng）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（tóng）的工件外形不同（tóng）的機床性能，選擇適當直徑大小的刀（dāo）具型號使用方（fāng）便快捷。麵銑（xǐ）刀直徑（jìng）一般為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑刀是數（shù）控機床運用的較廣泛的一種刀（dāo）具，有整體式和（hé）鑲刀片式兩種。一般直徑在Φ20mm以下用整（zhěng）體式。直徑（jìng）在（zài）Φ20mm以上多用於鑲齒式（shì），還有刀尖圓弧式銑刀，多用於模（mó）具加工，適用（yòng）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，其加工表麵質量（liàng）較高（gāo），球頭刀中心切削速度為（wéi）零。球頭刀具不適用（yòng）於平麵銑削。

 2.3.2 孔類（lèi）加工刀具。

 第（dì）一，鑽頭。加工中心常用鑽頭有中心鑽、標準麻花（huā）鑽。刀具材料有高速鋼、硬質合金和塗（tú）層硬質合金等。

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

 第三，鏜刀（dāo）。鏜刀分為粗鏜刀、精（jīng）鏜刀、浮動鏜刀等。精鏜刀采用螺絲調節式，每格（gé）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（jiā）工刀具。如T形刀具（jù），開槽和切斷用鋸片刀具，燕尾槽成型刀（dāo）具等，使（shǐ）用頻率較低。

 3、加工中心刀（dāo）具選（xuǎn）擇原則

 應根據機床的（de）加工能力、加工材料的性能、加工工序（xù）、切削用量以及（jí）其他（tā）因素合理地（dì）選擇刀具。刀具選擇的總原則（zé）是：刀具選（xuǎn）用（yòng）最重要的一點就是看（kàn）性價（jià）比，在機床確定的條件（jiàn）下，首先考慮加工工件材料的切削性能，參照加工材料的性能選用價格最低的刀具，提（tí）高效益，降低成本，同時也要安裝調整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，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除量相適應，平麵（miàn）周邊輪廓的銑削，用立銑刀（dāo）；銑削平麵用硬質（zhì）合金盤銑刀；加工凹凸台時使用高（gāo）速鋼立銑刀；加工毛坯麵或孔（kǒng）粗加工時，選用鑲齒硬質合金玉米（mǐ）銑刀；立體型（xíng）麵和變斜角輪廓外形（xíng）的加工，常采用球頭刀、環形（xíng）銑刀、錐形銑（xǐ）刀和盤銑刀。

 有時候刀具的耐用度（dù）和精度與（yǔ）刀具價格關係極大，必須注意的是，在有些情況下（xià），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提高，則可以（yǐ）使整（zhěng）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（wéi）關鍵的環節，它直接（jiē）影響加工效率和加工質量的提（tí）高。合理地選擇切削用量需要理論（lùn）和實踐相結合，在實踐中不斷摸索實驗，才能更（gèng）好地總結、歸納出比較合適的切削用量。

 切削用量（liàng）主要包括背吃（chī）刀量和側吃刀量、進（jìn）給速度和切削（xuē）速度。從刀（dāo）具（jù）的耐（nài）用度考慮，切削用量的選（xuǎn）擇方法是先選背吃刀量，其次是進給速度，最後確定（dìng）切削速度。下麵就筆者在平時的工作中遇到的加工參（cān）數進行分析（xī）：

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

 背（bèi）吃刀量：每鑽深0.5mm提刀排（pái）屑法。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝要求，順利完成加工（gōng）任務。

 第二，在（zài）VMC1250型（xíng）號機床（chuáng）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。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度為250mm鑲齒硬質合（hé）金刀（dāo）。

 背吃（chī）刀量：0.1mm

 進給速度：Vf＝1800mm。

 切削速度：n＝3000mm/min，采用（yòng）順（shùn）銑的加工方法。

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

 第三，在VMC1250型（xíng）號（hào）機床在685鋼板調質硬度在460HBW，厚度8mm的鋼板（bǎn）上鑽672個Φ10的陣列通孔，考慮加工成本（běn）核算和加工效率。

 方（fāng）案1：刀具選擇：Φ10mm優質高（gāo）速鋼鑽頭（tóu），每支46元。

 背吃刀量：一次鑽（zuàn）通。

 進給速（sù）度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

 鑽頭在（zài）刃磨較好的情況下（xià），一次最多鑽20多個孔。方案2：刀具選擇：Φ10mm硬質合金鑽頭，每支360元。

 背吃刀（dāo）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左右個（gè）孔（kǒng）。

 方案3：刀（dāo）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（jìn）給速度：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭（tóu）一次最多（duō）鑽約2000個（gè）孔（kǒng）。這也充分地說明，使（shǐ）用價格（gé）高的好刀具，不一定就（jiù）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（jiā）工中心機床的發展，加工工藝要求的不斷提高（gāo），數控加（jiā）工的方法也（yě）更加（jiā）多樣化，從簡單的手工編程到複雜的曲麵軟件編程，同時對（duì）切削刀具的要求也更加精確、多樣。在某些加（jiā）工環節，實（shí）現了加工工（gōng）藝的要求就是任務完成，而（ér）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和切削用量，才能保證任務的順利完（wán）成（chéng），同時也使（shǐ）效益最大化（huà）。