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（dìng）的情況下，加工（gōng）刀具和切削（xuē）用量的合理選擇是數控加工生產的重要環（huán）節，是保證數控加工生產效率和表麵加工質（zhì）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（de）保障，合理（lǐ）選擇切削（xuē）刀具是切（qiē）削用量最有效的保證，隻（zhī）有將兩者（zhě）有機地結合起來，才能充分發揮數控機床的加工效率和加（jiā）工質量。

 刀具是機床實現切削加工的直接（jiē）執行者，刀具（jù）的選擇（zé）和切削用量的選擇合理與否，不僅影響到被加工零件的質量，甚至可以決定機床功效的發揮和安全生產的順利進（jìn）行（háng）。所以，在編加工程序時，要選擇合理的刀具和（hé）切削用量，不但可以有效提高切削效（xiào）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、加工工序集中及（jí）零件裝夾次數少等要求，數控機床對所（suǒ）用的刀具有許多性能的要求，加工（gōng）中（zhōng）心用刀具及（jí）刀具係統有以下特點：（1）刀片和刀（dāo）柄高度的通用化、規則化、係統化；（2）刀片和（hé）刀具參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與被加工工件材料相匹配；（4）刀片或刀具（jù）的使用壽命長，加工剛性好；（5）刀片及刀柄的定位精度高，刀柄對機床主軸的相對位置要求較高；（6）刀柄須有較高的強度、剛度和耐磨性，刀柄及（jí）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（xīn）用刀具材料

 2.1 常用刀具材料

 常用數控刀具（jù）材料有高速鋼、硬質合金、塗層硬質合（hé）金、陶瓷（cí）、立（lì）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（guǎng）泛（fàn）。

 2.2 刀具性能的比較

 在常用的刀具中，高速鋼、塗（tú）層高速鋼的韌性最好，塗層硬質（zhì）合金的硬度較高，硬質（zhì）合金刀（dāo）具層中，陶瓷刀具、立方氮化硼、金剛石刀具（jù）的硬度更（gèng）高。除特殊材料外，一般不用這幾種材料的（de）刀具（由於其硬度（dù）較高刃磨難（nán）度大，而成型刀具切削刃不易鋒利，容易崩刃（rèn），通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種類

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

 2.3.1 輪廓類（lèi）加工（gōng）刀（dāo）具。

 第一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀體的安裝方式有整體焊接式，機夾焊接（jiē）式和（hé）可轉（zhuǎn）位式三種，運用較多的是可轉（zhuǎn）位式。當（dāng）刀片切削刃磨鈍或（huò）報廢時，可直接在（zài）機床上轉位或者更換刀片，從而大（dà）大提高加工效率和（hé）產品質量（liàng），根據（jù）不同的工件外形不同的機床性（xìng）能，選擇適當直徑大小的刀具型號使用方便快捷（jié）。麵銑刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立銑刀。立（lì）銑刀是數控機床運用的（de）較廣泛的一種刀具，有整體（tǐ）式和鑲（xiāng）刀片式（shì）兩（liǎng）種。一般（bān）直徑（jìng）在Φ20mm以下用（yòng）整體式。直徑在Φ20mm以上多用於鑲（xiāng）齒式，還（hái）有刀尖圓弧式銑（xǐ）刀，多用（yòng）於模具加工，適用於曲麵的大量加工，現在的硬（yìng）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（yuán）柱形球頭銑刀，主要（yào）用於模具加工（gōng），精加工使用（yòng），也有成形和鑲齒兩種。主要用於曲麵加工，其加工表麵（miàn）質量較高，球頭刀中心切削速度（dù）為零。球頭（tóu）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。加工中心常用鑽頭有中心鑽、標準麻花鑽。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（biāo）準高速鋼鉸刀、焊接硬質合金刀（一般用於定做尺寸，深孔鉸刀）、浮動鉸（jiǎo）刀。

 第三，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。如T形刀具，開槽和切斷（duàn）用鋸片刀具，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

 應根據機床（chuáng）的加工能力、加工材料的（de）性能、加工工序、切削用量以及（jí）其他（tā）因素合理地選擇刀具。刀具（jù）選擇（zé）的總原（yuán）則是：刀具選用最重要的一點就是看性價比（bǐ），在機床確定的條件下，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低的刀（dāo）具，提高效益，降低成本，同時也要安裝調整方便，剛性（xìng）好，耐用度和精（jīng）度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較（jiào）短的刀柄，以提高刀具加工剛性（xìng）。

 在選取刀具時，要使刀具的直徑（jìng）與加工工件的去除量相適應，平麵周邊輪廓的（de）銑削，用立銑（xǐ）刀；銑削平麵用硬質合金盤銑刀（dāo）；加工凹凸台時使用高速鋼立銑刀；加工毛坯麵或（huò）孔粗（cū）加工時，選用（yòng）鑲齒硬質合金玉米銑刀（dāo）；立體型麵和變斜角（jiǎo）輪廓外形（xíng）的加工，常采用球頭刀、環形銑刀、錐（zhuī）形銑刀和盤銑刀。

 有時候（hòu）刀具的耐用度和精度與刀具價格關係極大，必須注意的是，在（zài）有些情況下，選擇價格較高的好刀具，但是好的刀具（jù）帶來加工效率和加工（gōng）質量（liàng）的提高，則可以使整個（gè）加工成本大大降低。

 4、切削（xuē）用量選擇

 在數控加工中（zhōng），切削用量（liàng）的選用是最為關鍵的環（huán）節，它直接影（yǐng）響加工效率和加工質（zhì）量的提高。合理地選（xuǎn）擇切（qiē）削用量需要理論和實踐相結合，在實踐中不斷（duàn）摸索實驗，才能更好（hǎo）地總結、歸納出比較合適的（de）切削用量。

 切（qiē）削用量主要包（bāo）括（kuò）背吃刀量和（hé）側吃刀量、進給速度和切（qiē）削速度（dù）。從刀具的耐用度考慮，切削用量（liàng）的選擇（zé）方法是先選（xuǎn）背吃刀量，其次是進給速度，最後（hòu）確定切削速（sù）度。下麵就筆者（zhě）在平時的工作中遇到的加工參數進行分（fèn）析：

 第一，在機床型號為（wéi）DMC635V的機床，加工厚（hòu）度為20mm，材料為12Cr2Mo的（de）工（gōng）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（tóu）切削刃是否均勻對稱。

 背吃刀量（liàng）：每鑽深0.5mm提刀排屑法。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝要求，順利完成加工任（rèn）務。

 第二，在VMC1250型號機（jī）床上，加（jiā）工材料為5CrNiMo熱鍛模具，調質（zhì）硬（yìng）度為500HBW的狹（xiá）長槽，深度為170mm的工件精加工，加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀（dāo）具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度（dù）為（wéi）250mm鑲齒硬質合金刀（dāo）。

 背吃刀量：0.1mm

 進給速度（dù）：Vf＝1800mm。

 切（qiē）削速度：n＝3000mm/min，采用順銑的加（jiā）工方法。

 程（chéng）序開頭（tóu）加G64連續加（jiā）工指令（lìng），順利（lì）完成加工生產任務，並保證較好的加工光潔度，得到用戶的肯定。

 第三，在VMC1250型號機床在（zài）685鋼板調質硬度在460HBW，厚度8mm的鋼（gāng）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（dāo）具選擇（zé）：Φ10mm優質高速鋼鑽頭，每支46元（yuán）。

 背吃刀量：一次鑽（zuàn）通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

 鑽（zuàn）頭在刃磨較（jiào）好的情況下，一次最（zuì）多鑽20多個孔。方（fāng）案2：刀具（jù）選擇：Φ10mm硬質合（hé）金鑽頭，每支360元。

 背（bèi）吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切（qiē）削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一次最多鑽500左（zuǒ）右個孔。

 方案3：刀（dāo）具選擇：Φ10mm硬質合金塗層鑽頭，每支630元。

 背吃刀（dāo）量（liàng）：一次鑽（zuàn）通（tōng）。

 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（gé）高（gāo）的好刀（dāo）具，不一定（dìng）就提高加工成本，效率的提高（gāo）和數量的增加，恰恰是效益的增加。

 5、結語

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