數控加工中心刀具和切削用量的選擇（zé）探討

數控機床加工生產（chǎn）中，在加工工藝確定的情況下，加工刀具和切削用量的合理選擇是數控加工生（shēng）產的重（chóng）要環節，是保證數控加工生產效率和表麵加工質量的重要保證。合理選擇切削用量是切削刀具充分發揮性能的保障，合理選擇切削刀具是切削用量最有（yǒu）效的保證（zhèng），隻有將兩者有機地結合起來，才能充（chōng）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（zhě），刀具的選擇和切削用量的（de）選擇合（hé）理與否，不僅影響到被加工零件（jiàn）的質量，甚至可以決定機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（xù）時（shí），要選擇合理的刀具和切削用量，不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、加工中心用刀具的基本特（tè）征

 為了適應數控（kòng）機床加工精度、加工效率、加工工序集中及（jí）零件裝夾次數少等要求，數控機床對所用的刀具有許（xǔ）多性能的要求，加工中心用刀具及刀具係統有以下特點：（1）刀片和刀柄高度（dù）的通用化、規則化、係統化；（2）刀片和刀具參數及切削（xuē）參數的規範化、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（piàn）或（huò）刀（dāo）具的使用壽命（mìng）長，加（jiā）工剛性好；（5）刀片及刀柄的（de）定位精度（dù）高，刀柄對機床（chuáng）主軸的相對位置要求較（jiào）高；（6）刀柄須（xū）有較高的強度、剛度和耐磨性，刀柄（bǐng）及刀具係統的重量不能超標；（7）刀柄的轉位、重裝和重複定位精度要求高。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用刀具（jù）材料

 常用數控（kòng）刀具材料有高（gāo）速鋼、硬質（zhì）合金、塗層硬質合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛（gāng）石等，其中高速鋼、硬質合金、塗層（céng）硬質合金在（zài）數控加工中的應用最廣泛。

 2.2 刀具性能的比較

 在常用的刀具中，高速鋼（gāng）、塗層高速鋼（gāng）的（de）韌性（xìng）最好，塗層硬（yìng）質（zhì）合金的硬度較高，硬質合金刀具層（céng）中，陶瓷刀具（jù）、立方氮化硼、金剛石刀具的（de）硬（yìng）度更（gèng）高。除特殊材料外，一般不用這（zhè）幾種材料的刀具（由於其硬度較（jiào）高刃（rèn）磨難（nán）度大，而成型刀具切削刃不易鋒利，容易（yì）崩刃，通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種類

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

 2.3.1 輪廓類加工（gōng）刀具。

 第一，麵銑刀（dāo）。刀（dāo）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（dāng）刀片切削刃磨鈍或（huò）報廢時，可直接在機床上轉位或（huò）者更（gèng）換（huàn）刀片，從而大大提高加工效（xiào）率和產品質量，根據不（bú）同的工件外形不同的機床性能，選擇適當直徑（jìng）大（dà）小的刀具型號使用方便快捷（jié）。麵（miàn）銑刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立銑刀。立（lì）銑刀是（shì）數控機床運用的較廣泛的一種刀具，有整體式和鑲（xiāng）刀片（piàn）式兩種（zhǒng）。一般直徑在Φ20mm以下用整體式。直徑在Φ20mm以上多用於鑲齒（chǐ）式，還有刀尖圓（yuán）弧（hú）式銑（xǐ）刀，多用於模具加工，適用於曲麵的大量加工，現在的硬質合（hé）金立銑刀也可（kě）取代鍵（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（xíng）和鑲齒兩種。主要用於曲麵加（jiā）工，其加工表麵質量較高，球頭刀中心切削（xuē）速度為零。球頭刀具不適用於平麵銑削。

 2.3.2 孔類加工刀（dāo）具。

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

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

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

 2.3.3 一些特殊加工刀具。如T形刀具，開槽（cáo）和切（qiē）斷用鋸片刀具，燕尾槽（cáo）成型刀具等，使用頻率較低。

 3、加工中心刀具選擇原則

 應根據機床的加工（gōng）能力（lì）、加工材料（liào）的性能（néng）、加工工（gōng）序、切削用（yòng）量以及其他因素（sù）合（hé）理地選擇刀具。刀具選擇的總原則是：刀具選用（yòng）最重要的一點就是看性價（jià）比（bǐ），在機床（chuáng）確（què）定的條件下，首（shǒu）先考慮加工工件材（cái）料（liào）的切削性能，參照加工材料的性能選用（yòng）價（jià）格最低的刀具，提高效益，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（de）前提下，盡量（liàng）選擇較短的刀柄，以提高刀具加工剛（gāng）性。

 在選取（qǔ）刀具時，要使刀具的直（zhí）徑與加工工件的去除量相適應，平麵周邊輪廓的銑削，用立銑刀；銑削平麵用硬質合金盤銑刀；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，選（xuǎn）用鑲齒硬質合金（jīn）玉米銑（xǐ）刀；立（lì）體型（xíng）麵和變斜角輪廓外形的加工，常（cháng）采用球頭刀（dāo）、環形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。

 有時（shí）候刀具的耐用（yòng）度和精度與刀具價格關係（xì）極大，必（bì）須注意的是，在有些情況下，選擇（zé）價格較高的好刀具，但（dàn）是好的刀具帶（dài）來加工效率和加工質量（liàng）的提高，則可以使整個加工成本大（dà）大降低。

 4、切（qiē）削用量選（xuǎn）擇

 在數控加工中（zhōng），切削（xuē）用量的選用是（shì）最為關鍵的環節，它直接（jiē）影響加（jiā）工效率和加工質量（liàng）的提高。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（mō）索實驗，才能更好地總結、歸納（nà）出比較合適的切削用量。

 切削用量主要包括（kuò）背吃刀量和側吃刀量（liàng）、進給速度和切削速度。從刀具的耐用（yòng）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，最後確定切削速度。下麵（miàn）就筆者在平時的工作中（zhōng）遇到的加工參數進行分析：

 第一，在機床型號為DMC635V的機床，加工厚（hòu）度為（wéi）20mm，材料為（wéi）12Cr2Mo的工件上鑽（zuàn）Φ1.2mm的通孔。刀具選擇：Φ1.2mm的高速（sù）鋼（gāng）鑽頭，注意鑽頭切削刃是否均勻對稱。

 背吃刀量：每鑽（zuàn）深0.5mm提刀排屑法。

 進給速（sù）度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實現（xiàn）加（jiā）工工藝要求，順利（lì）完成加工任務（wù）。

 第二，在VMC1250型號機床（chuáng）上，加工材料為5CrNiMo熱鍛模具，調質硬度為（wéi）500HBW的狹長槽，深度為170mm的工件精加工，加工餘量（liàng）為單邊0.1～0.15mm。刀具選（xuǎn）擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度為250mm鑲（xiāng）齒硬質合金刀。

 背吃刀量：0.1mm

 進給速度（dù）：Vf＝1800mm。

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

 程序開頭加G64連續加工指令，順利完成加工生（shēng）產任務，並保證（zhèng）較好的加工光潔度，得到用戶的（de）肯定。

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

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

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速（sù）度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

 鑽頭在刃磨較好的情況下，一（yī）次最多鑽20多個孔。方案2：刀具選擇：Φ10mm硬質合（hé）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（sù）度：n＝600r/min。

 鑽頭一次最多鑽（zuàn）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。這也充分地說明，使用價格高的好刀具，不一（yī）定就提高加工成本，效率的（de）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（jiā）工的方（fāng）法也更加多樣化，從簡單的手工編程到複雜的曲（qǔ）麵軟件編程，同時對（duì）切削刀具的要求也更加精確、多樣。在某些加工環節，實現了（le）加工工藝的要求（qiú）就是任務完成，而有些加工生產任務（wù），是講質（zhì）量（liàng）、講效（xiào）益、講效率（lǜ）的。隻有合理（lǐ）地選擇切削刀具（jù）和切削（xuē）用（yòng）量，才能保證任務的順（shùn）利完成，同時也使效益最大化。