數控（kòng）加工（gōng）中（zhōng）心刀具和切削用量的選擇探討

數控機床加工生產中，在加工工藝確定的情況下，加工刀具和切削用量的合理選擇是數控（kòng）加工生產的（de）重要環節，是保證數控加工生產效（xiào）率和表麵加工質量的重要保證。合理選擇切削用（yòng）量是切削刀具充分發揮性能的保障，合理選擇切削（xuē）刀具是切削用量最有效（xiào）的保證，隻有將兩者有機地結合起來，才能充分發揮數控機床的加工效率和加工質量。

 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（jué）定機（jī）床功（gōng）效的發揮和安全生產的順利進行。所以，在編加（jiā）工程序（xù）時，要選（xuǎn）擇合理的刀具和切削用量，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（yǐ）獲得最佳經濟效益。

 1、加工（gōng）中心用刀具（jù）的基本特征

 為了適應數控機床（chuáng）加工精度、加工效率、加工工序（xù）集中（zhōng）及零件裝夾（jiá）次數少（shǎo）等（děng）要求，數控機床對所用的（de）刀具有許多性能的要求，加工中心用（yòng）刀具及刀具係統有以下特點：（1）刀片和刀柄高度的通用化、規則化、係（xì）統化；（2）刀片和刀具參數及切削參數的規範化、典型化；（3）刀片或刀具（jù）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（xìng）好；（5）刀片及刀柄的定位精度高，刀柄對機床主軸的（de）相對位置要求較高；（6）刀柄須有較高的強度、剛度（dù）和耐磨性（xìng），刀柄及刀具係統的重量不能（néng）超標（biāo）；（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

 常用數控刀具材料有高速鋼、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、塗層硬質合（hé）金在數控加工中的應用最廣泛。

 2.2 刀具性能（néng）的（de）比較

 在常用的刀具（jù）中，高速鋼（gāng）、塗層高速鋼（gāng）的韌性最好，塗層（céng）硬質合金的硬度較高，硬質合金刀具層中（zhōng），陶瓷（cí）刀具、立方（fāng）氮化硼、金剛石刀具的硬度更高。除（chú）特殊材料外，一般不用這幾（jǐ）種材料的刀具（由於其（qí）硬度較高刃磨難（nán）度大（dà），而（ér）成型刀（dāo）具切削刃不易鋒利（lì），容易崩刃，通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種類

 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（kǒng）類加工刀具等。

 2.3.1 輪廓類加工刀具。

 第一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀體的安裝方式有整體焊（hàn）接式，機夾焊接式和可轉位式三種，運用較多的是可轉位式（shì）。當刀片切削刃磨鈍或報廢（fèi）時，可直接在機床上轉位或者更換刀片，從而大（dà）大提高加工效率和產（chǎn）品質量（liàng），根據不同的工（gōng）件外形不同的機床性能，選擇適當直徑大小（xiǎo）的（de）刀具（jù）型號使用方便快捷。麵銑（xǐ）刀直（zhí）徑一般為40～400mm。

 第二（èr），立銑刀。立銑刀是數控機床運（yùn）用的（de）較廣泛（fàn）的一種刀具，有整體（tǐ）式和鑲刀片式兩種。一般直（zhí）徑在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，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（sān），球頭刀。圓柱形球頭銑刀，主要用於（yú）模具加工，精加（jiā）工（gōng）使用，也有成形和鑲齒兩種。主要用於曲麵加（jiā）工，其加工表（biǎo）麵質量較高，球頭刀中心切（qiē）削速（sù）度（dù）為零。球頭（tóu）刀具不適（shì）用於平（píng）麵銑削。

 2.3.2 孔類加工（gōng）刀具。

 第一，鑽頭。加工中心常用鑽頭（tóu）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（jīn）等。

 第（dì）二，鉸刀。有標準（zhǔn）高速鋼鉸刀、焊接（jiē）硬質合金（jīn）刀（一般用於定做尺寸，深孔鉸刀）、浮動鉸（jiǎo）刀。

 第三，鏜刀。鏜（táng）刀分為粗鏜刀、精（jīng）鏜刀、浮動鏜刀等（děng）。精鏜刀采用螺絲（sī）調節式，每格（gé）精（jīng）度不同，有0.002mm每格直徑，也有0.01mm每格直徑（jìng）方（fāng）向（xiàng）等。

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

 3、加工中心刀（dāo）具（jù）選擇（zé）原則

 應根據（jù）機床的加工能（néng）力、加工材料的性能、加工工序、切削（xuē）用量以及（jí）其他因（yīn）素合理地選擇（zé）刀具。刀具（jù）選擇的總原則是：刀具選（xuǎn）用最重要（yào）的一點就是看性價（jià）比，在機床確定的條件下，首先考慮加（jiā）工工（gōng）件材料的切（qiē）削性能（néng），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，同時也要安裝調整方便，剛性好，耐用度和（hé）精（jīng）度高。在滿足加（jiā）工要求（qiú）的（de）前提下，盡量選（xuǎn）擇較短的刀柄（bǐng），以提高刀具（jù）加工剛性。

 在選取（qǔ）刀具（jù）時（shí），要使刀具的直徑與加工工件的去除量相適（shì）應，平麵周邊輪廓的銑削，用立銑刀；銑削平麵（miàn）用硬質合金盤銑刀；加工凹凸台時使用高速鋼（gāng）立銑刀（dāo）；加工毛坯（pī）麵或孔粗加工時，選用鑲齒硬質合金玉米銑（xǐ）刀；立體型麵和變斜角輪廓外形的（de）加工，常采用球（qiú）頭刀、環形銑刀、錐形（xíng）銑刀和盤銑刀。

 有時候刀（dāo）具的耐用度和精度與刀具價格關係（xì）極大，必須注意的是，在有些情況下，選擇價格較（jiào）高的好刀具，但是好的刀（dāo）具帶來加工效率和加工質量（liàng）的提高，則可以（yǐ）使（shǐ）整個加工成本大大降低。

 4、切削用（yòng）量選擇

 在數控加工中，切削用量（liàng）的選用是最為關鍵的環節，它直接影響加工效率和加（jiā）工質量的提（tí）高。合理（lǐ）地（dì）選擇切削用量需要理論和實踐相結合，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（shì）的切削用量。

 切削用量主（zhǔ）要包括背吃刀量和側吃刀量、進給（gěi）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（xiān）選背吃刀量（liàng），其次（cì）是進給速（sù）度，最後確定切削速（sù）度（dù）。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，在機床型號（hào）為DMC635V的機床，加工（gōng）厚度為20mm，材料為12Cr2Mo的工件上鑽Φ1.2mm的通（tōng）孔。刀具選擇：Φ1.2mm的（de）高（gāo）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：Vf＝5mm/min。

 切削（xuē）速度：n＝5000mm/min。

 實現（xiàn）加工工藝要求（qiú），順利完成加工任務。

 第二，在VMC1250型號（hào）機（jī）床上（shàng），加工材料為5CrNiMo熱（rè）鍛模具，調質硬度為500HBW的狹長（zhǎng）槽，深（shēn）度為170mm的工件精加工（gōng），加工餘量為單邊（biān）0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度為250mm鑲齒硬質合金刀。

 背吃刀（dāo）量：0.1mm

 進給速度：Vf＝1800mm。

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

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

 第三，在VMC1250型號機床在685鋼板調質硬度在460HBW，厚度8mm的鋼板上鑽672個Φ10的陣列（liè）通孔，考慮（lǜ）加工成本（běn）核算（suàn）和（hé）加工效（xiào）率。

 方案1：刀具選擇：Φ10mm優質高速鋼鑽頭，每支46元。

 背吃刀（dāo）量（liàng）：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

 鑽頭在刃磨較好的情況下，一次最（zuì）多鑽20多個孔。方案2：刀（dāo）具選（xuǎn）擇：Φ10mm硬（yìng）質合金鑽頭（tóu），每支360元。

 背吃刀量：一次（cì）鑽通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一次最多鑽500左右個孔。

 方案3：刀具選擇（zé）：Φ10mm硬質（zhì）合金塗層鑽頭，每支630元。

 背吃刀量：一次鑽（zuàn）通。

 進給速（sù）度：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最（zuì）多鑽約2000個孔。這也充分地說明，使用價格高的好（hǎo）刀具，不一（yī）定就提高加工成（chéng）本，效率的提高和數（shù）量的增（zēng）加，恰恰是效（xiào）益的增加。

 5、結語

 隨著數控加工中心（xīn）機床的（de）發展，加工工藝要求的不斷提（tí）高，數控加工的方法（fǎ）也（yě）更加多樣化，從（cóng）簡單的手工編程到複雜的曲麵軟件（jiàn）編程，同時對切削刀具的要（yào）求也更加精（jīng）確、多樣。在某些加工環節，實現了（le）加工工藝的要求就是任務完（wán）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（xuǎn）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。