數控加工中心刀具和切削（xuē）用量的選擇探討

數控機床加工生產中，在加工（gōng）工藝確定（dìng）的情況下（xià），加工刀具和切削用量的合理選擇是數控加工生產的（de）重要環節，是保證數控加工生產（chǎn）效率和表麵加工質量的（de）重要保（bǎo）證（zhèng）。合理選擇切削用量是（shì）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（zuì）有效的（de）保證（zhèng），隻有將（jiāng）兩（liǎng）者（zhě）有機地結合起來，才能（néng）充分發揮數控機床（chuáng）的加（jiā）工效率和加工質量。

 刀具是機床實現（xiàn）切削加工的直接執行者（zhě），刀具的選擇和切削用量的選擇合理與否，不僅影響到被加工零（líng）件的質量，甚至可（kě）以決定（dìng）機床功效的發揮和安全生產（chǎn）的順利進行。所以，在編加工程序時，要選擇合理的刀（dāo）具和切削用量，不但可以有效提高切削效率和加工質量（liàng），還可降（jiàng）低成（chéng）本以獲得最佳經濟效益。

 1、加工中心用刀（dāo）具的基本特征

 為了（le）適應數控機（jī）床（chuáng）加（jiā）工（gōng）精度（dù）、加工效率、加工工序集中及零件（jiàn）裝夾次數少等要（yào）求，數控機床對所用的刀具有許多性能的要求，加工中心用刀具及刀（dāo）具係統有以下特點：（1）刀片和刀柄高度的通用化、規則化、係統化；（2）刀片和刀（dāo）具參數及（jí）切削參數的規範化、典型化；（3）刀片或（huò）刀具材料（liào）及切削參數與被加工工件材料（liào）相（xiàng）匹（pǐ）配；（4）刀片或刀具的使用壽命長（zhǎng），加工剛性好；（5）刀（dāo）片及（jí）刀柄的定位精度高（gāo），刀柄（bǐng）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（nài）磨（mó）性，刀柄及刀具係統（tǒng）的重量不能超標；（7）刀柄（bǐng）的轉位、重裝（zhuāng）和重複定位精度要求高。

 2、加（jiā）工中（zhōng）心用刀（dāo）具材（cái）料（liào）

 2.1 常用刀具材料（liào）

 常（cháng）用（yòng）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（gāo）速鋼、硬質合（hé）金、塗層硬（yìng）質合金在（zài）數控加工中的應用最廣泛。

 2.2 刀具性（xìng）能的比較（jiào）

 在常用的刀具中，高速鋼、塗層高速鋼的（de）韌性最好，塗層硬質合金的硬度較高，硬質合金（jīn）刀具（jù）層中，陶瓷刀具、立方氮化硼、金剛石（shí）刀具（jù）的硬度更高。除特殊材料外，一般不用這幾種材料的刀具（jù）（由於其硬度較高（gāo）刃磨難度大，而成型刀（dāo）具（jù）切削刃不易鋒利（lì），容易崩刃，通常用於較硬的材料加（jiā）工）。

 2.3 刀具種類

 數控加工中（zhōng）心常用刀具種類較多，根據（jù）刀具用（yòng）途，可分（fèn）為輪廓類加（jiā）工刀具和孔類加工刀具等。

 2.3.1 輪廓類（lèi）加工刀具。

 第一，麵銑刀。刀片和（hé）刀齒與刀體的安（ān）裝（zhuāng）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（wèi）式。當刀片切削（xuē）刃（rèn）磨鈍（dùn）或報廢時，可直接在機床上轉位或者更換（huàn）刀片，從而大大提高加工效率和（hé）產品質量，根據不同的（de）工件外形不同的機床性能，選擇適當（dāng）直徑大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。立銑刀是數控機床（chuáng）運用（yòng）的較廣泛的一（yī）種刀具，有整體式和鑲刀片式兩（liǎng）種。一般直徑在Φ20mm以下用整（zhěng）體式。直（zhí）徑在Φ20mm以上多用（yòng）於鑲齒式（shì），還（hái）有刀尖圓（yuán）弧式銑刀，多用於模具加工，適用於曲麵（miàn）的大（dà）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，球（qiú）頭刀。圓（yuán）柱形球頭銑刀（dāo），主要用於模具加工，精加（jiā）工使用，也有成（chéng）形和鑲齒兩種。主要用於曲（qǔ）麵加工（gōng），其加工（gōng）表麵質量較（jiào）高，球頭刀中心切削速度為零。球頭刀具不適用於平麵銑削。

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第一，鑽頭。加工中心常用鑽頭有中心鑽、標準（zhǔn）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。有標準高速鋼鉸刀、焊接硬質合金刀（一般用於（yú）定做尺寸，深孔鉸刀）、浮動鉸刀。

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

 2.3.3 一（yī）些特殊加工刀具（jù）。如T形刀具，開槽和切（qiē）斷（duàn）用鋸片刀具，燕尾槽（cáo）成型刀具等，使用（yòng）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、加工材料的性能、加工工序、切削用量以及其他因素合理地選擇刀（dāo）具。刀具選擇的總原則（zé）是：刀具選用最重要的（de）一點就是看性價比，在機床確定的條件下，首先（xiān）考慮（lǜ）加工工件材料的切削性能，參照加工材料（liào）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）精度高。在滿足加工（gōng）要求的前提（tí）下，盡量（liàng）選擇較短的刀柄，以提高刀具加工剛性。

 在選取刀具時，要使刀具（jù）的直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（xǐ）刀；銑削平麵用硬質（zhì）合（hé）金盤銑刀；加工凹凸台時使用高速鋼（gāng）立銑刀；加工毛坯麵或孔粗加工時，選用鑲（xiāng）齒硬質合金玉米銑刀；立體型麵和變斜角輪廓外形（xíng）的（de）加工，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（dù）和精度與刀具價格關係（xì）極大，必須注意的（de）是（shì），在（zài）有些情況下，選擇價格較高的好刀具，但是好的刀具帶（dài）來加工效率和加（jiā）工質量的提高，則可以使整個加工成本大大降低。

 4、切削用量選（xuǎn）擇

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

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

 第一，在機床型號為DMC635V的機床，加工厚度為20mm，材料（liào）為12Cr2Mo的工件上鑽Φ1.2mm的通孔。刀具選擇：Φ1.2mm的高（gāo）速鋼鑽頭（tóu），注意鑽頭切削刃是否均勻對稱。

 背吃刀量：每鑽深0.5mm提刀排屑法。

 進（jìn）給速度：Vf＝5mm/min。

 切（qiē）削速度（dù）：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝（yì）要求，順利完成加工任務。

 第二，在VMC1250型號機床上，加工材料為5CrNiMo熱鍛模具，調質硬度為500HBW的狹長槽，深度為170mm的工（gōng）件精加工，加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度為250mm鑲齒硬質（zhì）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（xǐ）的加工方（fāng）法。

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

 第三，在（zài）VMC1250型（xíng）號（hào）機床在685鋼板調質硬度在460HBW，厚度8mm的鋼板上鑽672個Φ10的（de）陣列通孔，考慮（lǜ）加工成本核算和（hé）加工效率。

 方案1：刀具選擇：Φ10mm優質高速鋼鑽頭，每支46元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度（dù）：n＝180r/min。

 鑽頭在刃磨較好（hǎo）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（jīn）鑽頭，每支360元。

 背（bèi）吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度（dù）：n＝600r/min。

 鑽頭一（yī）次最多鑽500左右個孔。

 方案3：刀具選擇：Φ10mm硬質合金（jīn）塗層鑽頭，每支630元。

 背吃（chī）刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切（qiē）削速（sù）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，不一定就提高加工（gōng）成本，效率的提高和數量的增（zēng）加，恰恰是（shì）效益的增加。

 5、結語

 隨（suí）著數控加工中心（xīn）機床的發展，加工工藝要求的不斷提高，數控加工的方法也更加多樣化，從簡單（dān）的手工編程到複雜的曲麵軟件編程，同時對切削刀（dāo）具的要求也更加精（jīng）確、多樣。在某（mǒu）些加工環節，實現了加工工藝的要求就是任務完成，而有些加工生（shēng）產任務，是（shì）講質量、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（yì）最大化。