數控加工中心刀具和切削用量（liàng）的選擇探討

數（shù）控機床加工生產中（zhōng），在加工工藝（yì）確定的情況下（xià），加工刀具和切削用量的（de）合（hé）理選擇是數控加工生（shēng）產的重要環（huán）節，是（shì）保證數控加工生產效（xiào）率和表麵加工質量的重要保證。合（hé）理選擇切削用量是（shì）切削刀（dāo）具（jù）充（chōng）分發揮性能的保障，合理選擇切削刀（dāo）具是切削用（yòng）量最有效的保證，隻有將（jiāng）兩者有機地結合起來，才能充分發揮數控（kòng）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選（xuǎn）擇合（hé）理（lǐ）與否，不僅影響到被加工零（líng）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（háng）。所以，在編加工程序時，要選擇（zé）合理的刀具和切削用量（liàng），不（bú）但可以有效提高切削效率和加工質量，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、加工效率、加工工序集中及零件裝夾次數少等要求，數控機床對所（suǒ）用的刀具有許多性（xìng）能的要求，加工中（zhōng）心（xīn）用刀具及刀（dāo）具係統有以下特（tè）點：（1）刀片和刀柄（bǐng）高度的通用化、規（guī）則化（huà）、係統化；（2）刀片和刀具參數及（jí）切削參數的規（guī）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相匹配；（4）刀片或刀具的使用壽命（mìng）長，加工剛性好；（5）刀片及（jí）刀柄的定位精度高，刀柄對機床主軸的相對位置（zhì）要求較高；（6）刀柄須有較高的強度、剛度和耐磨性，刀柄及刀具係（xì）統的重量不能超標；（7）刀柄的轉位、重裝和重複定位精度要求高。

 2、加（jiā）工中（zhōng）心用（yòng）刀具材料

 2.1 常用刀具（jù）材料

 常用數控（kòng）刀具材料有高速鋼、硬質（zhì）合金、塗層硬質（zhì）合金、陶瓷、立方氮化（huà）硼（péng）、金剛石等，其中（zhōng）高速鋼、硬質合金、塗層硬質合金在數控（kòng）加工中的（de）應用最廣泛。

 2.2 刀具性能的比較

 在常用（yòng）的刀具中，高速鋼、塗層高速鋼的韌（rèn）性最（zuì）好，塗層硬質（zhì）合金的硬度（dù）較高，硬質合金刀具層中，陶瓷刀具、立方（fāng）氮化硼、金剛石刀具的（de）硬度（dù）更高。除特殊材（cái）料外，一般不用這幾種材料的刀具（由於其硬度較高刃磨難度大，而成型刀具切削刃不易鋒利，容易崩刃（rèn），通常用於（yú）較硬（yìng）的（de）材料加工）。

 2.3 刀具種類

 數控（kòng）加工中心常用刀具種類（lèi）較多，根據刀具用途，可分為輪廓類加工刀具和孔類（lèi）加工刀具等。

 2.3.1 輪（lún）廓類加工刀具。

 第（dì）一（yī），麵（miàn）銑（xǐ）刀。刀片和刀齒與刀體的安裝方式有整體焊接式，機夾焊接式和可轉位式三種，運用較多的是可轉位式。當刀片切削刃磨鈍或報廢時，可直接在機床上轉（zhuǎn）位或（huò）者更換刀片，從而大（dà）大提高加工效率和產品質量，根據（jù）不同的工（gōng）件（jiàn）外形不同（tóng）的機床性能，選擇適（shì）當直徑（jìng）大小的刀具型號使用方便快捷。麵銑（xǐ）刀直（zhí）徑一般為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑刀是數控機床運（yùn）用的較廣（guǎng）泛的一種刀具，有整體式和鑲刀片式兩種。一般直徑在（zài）Φ20mm以下用整體式。直徑在Φ20mm以上多用於鑲齒式，還有刀尖圓弧式銑刀，多用於模具加工（gōng），適用於曲麵的大量加（jiā）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（dì）三，球頭刀。圓柱形球頭銑刀（dāo），主要用於模具加工，精加工使用（yòng），也（yě）有成形和鑲（xiāng）齒兩種（zhǒng）。主要用於曲麵加工，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（yú）平麵（miàn）銑（xǐ）削。

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第一，鑽頭。加工（gōng）中心常用鑽頭有中心鑽、標準麻（má）花（huā）鑽。刀具材料有高速（sù）鋼、硬質（zhì）合金和塗層硬質合（hé）金等。

 第二，鉸刀（dāo）。有標準高（gāo）速鋼鉸刀、焊接硬質合金刀（一般用於定做尺寸，深孔鉸（jiǎo）刀）、浮動鉸刀。

 第三，鏜刀。鏜刀分（fèn）為粗鏜刀、精（jīng）鏜刀、浮動鏜刀等（děng）。精鏜刀（dāo）采用螺絲調（diào）節式，每格精度不同，有0.002mm每（měi）格直徑，也有0.01mm每格直徑方向等。

 2.3.3 一（yī）些特（tè）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（jiā）工中心刀具選擇原則

 應根據機床的加工能力、加（jiā）工材料的性能、加工工序、切削用量以及其他因素合理地選擇刀具。刀具選（xuǎn）擇的總原則是：刀具選用最重要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的切削性能，參照加工材料的性能選用價格最（zuì）低的刀具，提高效益，降低（dī）成（chéng）本，同時也要安裝調整方便，剛性（xìng）好，耐用度和精（jīng）度高。在滿足加工要（yào）求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以（yǐ）提高刀具加工剛性。

 在選取刀具時，要使刀具的直徑與（yǔ）加工工件的去除量相適應，平麵周邊輪廓的銑削，用立銑刀；銑削（xuē）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；加工毛坯麵或孔粗加工時（shí），選用（yòng）鑲齒硬質合金玉（yù）米銑刀；立體型（xíng）麵和（hé）變斜角輪廓外（wài）形的加工，常采用（yòng）球頭刀、環形（xíng）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格（gé）關係極大，必須注（zhù）意的是，在有些情況下，選擇價格較高的（de）好刀具（jù），但是好（hǎo）的刀具帶來加工效率和加工質量的提高，則（zé）可以使整個加（jiā）工成本大大降低。

 4、切削用量選擇

 在數控加（jiā）工（gōng）中（zhōng），切削用量的選用是最為關鍵的環節，它直接影響加工效率和加工質量的（de）提高。合理地選擇切削用量需要理（lǐ）論和實踐相結合，在實踐中不斷摸索實驗，才能更好地總結（jié）、歸納出比較合適的切削用（yòng）量。

 切（qiē）削用量主要包括背吃刀量和側吃刀（dāo）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，最後確定切削速度。下麵就筆者在平時的工作中遇到的加（jiā）工參數進行分析：

 第一，在機床（chuáng）型號為DMC635V的（de）機床，加工厚度為20mm，材料（liào）為12Cr2Mo的工件上（shàng）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均勻對稱。

 背吃刀量：每鑽深0.5mm提刀排（pái）屑法。

 進給速度（dù）：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝（yì）要求，順利完成加工任務。

 第（dì）二，在VMC1250型號機床上，加工材料為5CrNiMo熱鍛模（mó）具，調質硬度為500HBW的狹（xiá）長槽，深度為170mm的工件（jiàn）精加工，加工餘量為單邊（biān）0.1～0.15mm。刀具選（xuǎn）擇：Φ20mmR5的牛（niú）鼻刀，刀（dāo）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（sù）度（dù）：n＝3000mm/min，采用順（shùn）銑的加工方（fāng）法（fǎ）。

 程序開（kāi）頭加G64連續（xù）加工指（zhǐ）令，順利完成（chéng）加（jiā）工生產任務，並保證較好（hǎo）的加工光潔度，得到用（yòng）戶的（de）肯定。

 第三，在VMC1250型號機床在685鋼板（bǎn）調質硬度在（zài）460HBW，厚度8mm的鋼板上鑽672個Φ10的陣列通（tōng）孔，考（kǎo）慮加工成本核算和加工效率。

 方案（àn）1：刀具選擇：Φ10mm優質高（gāo）速鋼鑽頭，每支（zhī）46元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

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

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一次（cì）最多鑽500左右（yòu）個孔。

 方案（àn）3：刀具選擇：Φ10mm硬質（zhì）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。

 鑽頭一次最多（duō）鑽約2000個（gè）孔。這也充分（fèn）地說明，使用價格高的好刀（dāo）具，不一定就提高加工成（chéng）本，效率的提（tí）高和（hé）數量的增加，恰恰是效益的增加。

 5、結語

 隨著（zhe）數控（kòng）加工中心機床的發展，加工工藝要求的不斷提高（gāo），數控（kòng）加工的方法也更（gèng）加多樣化，從（cóng）簡單的手工編程到複雜的曲麵（miàn）軟件編程，同時對切削（xuē）刀具的（de）要求也更加精確、多樣。在某些加工環節，實現（xiàn）了加工工（gōng）藝的要求就是任務完成，而有些加工生產任務，是講質（zhì）量、講效益（yì）、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成，同時也使效益最大化。