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，在加工工藝確定的情（qíng）況（kuàng）下，加（jiā）工刀具和（hé）切削用（yòng）量的合理選擇是數控加工生產（chǎn）的重要環節，是保證數控加工生產效率和表麵加工質量的重（chóng）要保（bǎo）證。合理選擇切削用量是切削刀具（jù）充分發揮性能的保（bǎo）障（zhàng），合理選擇切（qiē）削刀具是切削用量最（zuì）有效的（de）保證，隻有將兩（liǎng）者有機地結合起來，才（cái）能充分發揮數控機床（chuáng）的加工效率和加（jiā）工質量（liàng）。

 刀具是機床實現切削加（jiā）工的直接執（zhí）行者，刀（dāo）具（jù）的選擇和切削用量的選擇合理與否，不僅影（yǐng）響（xiǎng）到被加工零件的質量（liàng），甚至可以決（jué）定機床功效的（de）發揮和安全生產的順利進行。所（suǒ）以，在編加工程序時，要選擇合理（lǐ）的刀具和切（qiē）削用量，不但可以有效提高切削效率和加工質量，還（hái）可降低成本以獲得最佳經濟效益（yì）。

 1、加工中心用刀具的基本特征（zhēng）

 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，數控機床對所用的刀具有許（xǔ）多性能的要求，加工中心用刀具及刀具係（xì）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）刀片和刀具參數及切削參數（shù）的規範（fàn）化、典（diǎn）型化；（3）刀片或刀具材料及切削參數與被加工（gōng）工件材（cái）料（liào）相匹配；（4）刀片或刀具的使用壽命長，加工剛性好；（5）刀（dāo）片（piàn）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（dāo）柄及（jí）刀具係統的重（chóng）量不（bú）能超標；（7）刀柄的轉位（wèi）、重裝和重複定（dìng）位精度要求高。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用刀具材（cái）料

 常用（yòng）數控刀具材料有高（gāo）速鋼、硬質合（hé）金、塗層硬質合金、陶瓷、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（yòng）最（zuì）廣泛。

 2.2 刀具性能的比較（jiào）

 在常（cháng）用的刀具中，高速鋼、塗層高速鋼的韌性最好，塗層硬質合金的硬度較高（gāo），硬質合金（jīn）刀具層中，陶瓷刀具、立方氮化硼、金剛石（shí）刀具的（de）硬度更（gèng）高。除特殊材料外，一般不用這幾種材料的（de）刀具（由於其硬度較高刃磨難度大，而成型刀具（jù）切削刃（rèn）不易鋒利，容易崩刃，通常（cháng）用於較（jiào）硬（yìng）的材料加工）。

 2.3 刀具種類

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

 2.3.1 輪（lún）廓類加工刀具。

 第一，麵（miàn）銑刀。刀片和刀齒與刀（dāo）體的安裝方式有整（zhěng）體焊接式，機夾焊接式和可轉（zhuǎn）位式三種，運用較多的是可轉位式。當刀片切（qiē）削刃磨鈍或（huò）報廢時（shí），可直接在（zài）機床上轉（zhuǎn）位（wèi）或者更換刀片，從（cóng）而大大提高加工效率和產品質量，根據不（bú）同的工件外形不同的機（jī）床性能，選擇適當直徑大小的刀具型號（hào）使用方便快（kuài）捷。麵銑刀直徑一般為40～400mm。

 第二（èr），立銑刀。立銑刀（dāo）是數控機（jī）床運用的較廣泛的一種刀具，有（yǒu）整體式和鑲刀片式兩種。一般直徑在Φ20mm以下用整體式。直徑在Φ20mm以上多用（yòng）於鑲齒式，還有刀尖圓弧式（shì）銑（xǐ）刀，多用於模具加工，適用於曲麵的大量加工，現在的硬質合金立銑刀也可取代鍵槽銑刀作（zuò）垂直（zhí）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（yào）用於曲（qǔ）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（bú）適用於平麵銑削。

 2.3.2 孔（kǒng）類加工刀（dāo）具（jù）。

 第一，鑽頭。加工中心（xīn）常用鑽頭有中心鑽、標準麻花鑽。刀具材料有高速（sù）鋼、硬質合金和塗層硬質合金等。

 第（dì）二，鉸刀。有標準高速（sù）鋼鉸刀、焊接硬質合金刀（一般用於定做尺寸，深孔鉸刀）、浮動鉸刀。

 第（dì）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（dù）不同，有0.002mm每格直徑，也（yě）有0.01mm每格直徑方向等。

 2.3.3 一些特殊加工（gōng）刀具（jù）。如T形刀具（jù），開槽和切斷用鋸片刀具，燕尾槽成型刀具等，使用頻率（lǜ）較低。

 3、加工中心（xīn）刀具選擇原則

 應根據機床（chuáng）的加（jiā）工能力、加工材料的性能、加工（gōng）工序、切削用量以及其他因素合理地選擇（zé）刀具。刀具（jù）選擇的總原則是：刀具選用最重要的一點就是看性價比，在機床確定的條件下（xià），首先考慮加工（gōng）工件材料（liào）的切削性能，參照加工材料的性能選（xuǎn）用價格最低的刀具，提高效益，降低成（chéng）本，同時也要安裝調整（zhěng）方便，剛性好，耐用（yòng）度和精度高。在滿足加工要求的前（qián）提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工剛性。

 在選取刀具時，要使刀（dāo）具的直徑與加工工件的去除量相（xiàng）適應，平麵周邊輪廓的銑削，用立銑（xǐ）刀；銑削平麵用硬質合金（jīn）盤銑刀；加工凹凸台時使用高速鋼立銑刀；加工毛坯麵（miàn）或（huò）孔粗加（jiā）工時，選用鑲齒硬質合金玉（yù）米銑刀；立體型麵和變斜角輪廓外形的加工（gōng），常采用球頭刀、環形銑刀、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關係極大，必須注意的是，在有些情況下，選（xuǎn）擇價格較高的好刀具，但是好的刀具帶來加工（gōng）效率（lǜ）和加工質量的提（tí）高，則可以使整個加工成本大大降低。

 4、切削用量選擇

 在數控加工中，切削（xuē）用量的選用是最為關（guān）鍵的環節，它直接（jiē）影響加工效率和加工質量的提高。合理地選擇切削用量需要理論和實踐相結合，在實踐中不斷摸索實驗，才（cái）能更好地總結（jié）、歸納出比較合適的切削用量。

 切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（dù）考慮，切削（xuē）用量的選擇（zé）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工參數（shù）進行分析：

 第一，在機床型號為DMC635V的（de）機床，加工厚度為20mm，材料為12Cr2Mo的工（gōng）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（rèn）是否均（jun1）勻對稱。

 背吃刀量：每鑽（zuàn）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（jiā）工任務。

 第二，在（zài）VMC1250型號機床上，加工材料為5CrNiMo熱鍛（duàn）模具，調質硬度為500HBW的狹長槽，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（dāo），刀具長度為250mm鑲齒硬質合金刀。

 背吃（chī）刀量：0.1mm

 進給速度：Vf＝1800mm。

 切削速度：n＝3000mm/min，采用順銑的加工方法。

 程序開頭（tóu）加G64連續加工指令，順利完成加工生產任務，並（bìng）保證較好的加（jiā）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的陣列通孔，考慮加工成本核（hé）算和加工（gōng）效率。

 方案1：刀具選擇：Φ10mm優質高速鋼鑽頭，每支46元（yuán）。

 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（de）情況下，一次最（zuì）多鑽20多個孔。方案2：刀具選擇：Φ10mm硬質合金（jīn）鑽頭，每支（zhī）360元。

 背吃（chī）刀（dāo）量（liàng）：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500左右個（gè）孔。

 方案3：刀具選擇：Φ10mm硬（yìng）質合金塗層鑽頭，每支630元。

 背吃刀量：一（yī）次（cì）鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切削速度：n＝1200r/min。

 鑽（zuàn）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，不一定就提高加工成本，效率（lǜ）的提高和數量的增加（jiā），恰恰是效益的增加。

 5、結語（yǔ）

 隨著數控加工中心機（jī）床的發展（zhǎn），加（jiā）工工藝要求的（de）不斷提高，數控加工的方法也更加多（duō）樣化，從簡單的手工編程到複雜的曲麵軟件編程，同（tóng）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（xiàn）了加工工藝的要求就是任務完成，而有（yǒu）些加工（gōng）生產任務，是講質量（liàng）、講效益、講效率的。隻有合理地選擇切削刀具和切削用（yòng）量，才能（néng）保證任務的順利完成，同時也使效益最大化。