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（chǎn）中，在加工工藝確定的情（qíng）況下，加工刀具和切（qiē）削用量的合理選擇是數控加（jiā）工生產的重要環節，是保（bǎo）證數控加工生產效率和表（biǎo）麵加工質量的重要保證。合理選擇切（qiē）削用量是切削刀具（jù）充分發揮性能的保障，合理選擇切削刀具是切削用（yòng）量最有效的保證，隻有將兩者有機地結合起來，才能充分發揮（huī）數控（kòng）機床的加工效率和加工質（zhì）量。

 刀具（jù）是機床實現切削加工的直（zhí）接執行者，刀具的選擇和切削用量的選擇合理（lǐ）與否，不僅影響到被加工零件的質量，甚至可（kě）以決定機床功效的發揮和安全生產的順利進行。所以，在編加工程序時，要選擇合理（lǐ）的刀具和（hé）切削（xuē）用量，不但可以有效提高切削效（xiào）率和加工質（zhì）量，還可降低（dī）成本以（yǐ）獲得最佳經濟效益。

 1、加工中心用刀（dāo）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（néng）的要求，加工中心用刀具及刀具係統有以下特點：（1）刀片（piàn）和刀柄高度的通（tōng）用化、規則化、係統化（huà）；（2）刀片和刀具參數及切削參數的規範化（huà）、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（xiàng）匹配；（4）刀片或刀（dāo）具的使用壽命長，加工剛性好；（5）刀（dāo）片及刀柄的定（dìng）位精度高，刀柄對機床（chuáng）主軸的相對位置要求較高；（6）刀柄（bǐng）須有較高的強度、剛度和耐磨性，刀柄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（dù）要求高。

 2、加工中心用刀（dāo）具材料

 2.1 常用刀具材料

 常用數控（kòng）刀具（jù）材料有高速鋼（gāng）、硬質合（hé）金、塗層硬質合金、陶瓷、立方氮化硼、金（jīn）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（zuì）廣泛。

 2.2 刀具性能的比較

 在常用的刀具中，高（gāo）速鋼、塗層高速（sù）鋼的韌性最好，塗層硬質合金的硬度較高，硬質合金刀具層（céng）中，陶瓷刀具、立方氮（dàn）化硼、金剛石刀具的（de）硬度更高（gāo）。除特殊材料外（wài），一般不用這幾種材料的刀具（由於其硬度較高刃磨難度大，而成型刀具切削刃不易鋒利，容易崩（bēng）刃，通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀（dāo）具種（zhǒng）類（lèi）

 數（shù）控加工中（zhōng）心常用刀具種類較多（duō），根據（jù）刀具用途，可分為輪廓類加（jiā）工刀具和孔類加工刀（dāo）具等。

 2.3.1 輪廓類加工刀（dāo）具。

 第（dì）一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀（dāo）體的安裝方式有整體焊接式，機夾焊接式和可轉位式三（sān）種，運用較多的是可轉位式。當刀（dāo）片切削刃磨鈍或報廢（fèi）時，可直（zhí）接在機床上轉位或者更換刀片，從而大大提高（gāo）加工效率和產品質量，根據不同（tóng）的工件外形不同的機床性（xìng）能，選（xuǎn）擇適當直徑大小的刀具型號使用方便快（kuài）捷。麵銑刀直（zhí）徑一般為40～400mm。

 第二，立銑（xǐ）刀。立銑刀是數控機（jī）床運用的較廣泛（fàn）的一種刀具，有整體式和鑲刀片式兩（liǎng）種。一般直徑在Φ20mm以下用整體式。直徑在Φ20mm以上多用於鑲齒式，還有刀尖（jiān）圓弧式銑刀，多（duō）用於模具加工，適用於曲麵的大量加工，現在的硬質合金立（lì）銑（xǐ）刀也可（kě）取代鍵槽銑刀作（zuò）垂直進給。

 第三（sān），球頭刀。圓柱形球頭銑刀，主要用於模（mó）具加工，精加工使用，也有成形（xíng）和鑲齒兩種。主要用於曲麵加工，其加工表麵質量較高（gāo），球頭刀中心切削速度為零。球（qiú）頭刀具不適用於平（píng）麵銑削。

 2.3.2 孔類加（jiā）工刀具。

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

 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（dù）不同，有0.002mm每格直徑，也有0.01mm每格（gé）直徑方向（xiàng）等。

 2.3.3 一些特殊（shū）加工刀具。如（rú）T形刀具，開槽和切斷用鋸片刀具，燕尾槽成（chéng）型刀具等，使用頻率較低。

 3、加工中心刀具（jù）選擇（zé）原則（zé）

 應根據機床（chuáng）的加工能（néng）力、加（jiā）工材料（liào）的（de）性能、加工工序、切削用量以及其他因素合理地選擇刀具。刀具選擇的總原則是：刀具選用最重要的一點就是（shì）看性價比（bǐ），在機床確定的條件下，首先（xiān）考慮加工工件材料的切削性能，參照加工材料的性能選（xuǎn）用價格最低的刀具，提高（gāo）效益，降低成本，同時也要安裝調（diào）整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高（gāo）刀具（jù）加工剛性。

 在選取刀具時，要使刀具的直徑與（yǔ）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；加工凹凸台時使用高速鋼立銑刀；加工毛坯麵或孔粗加工（gōng）時，選用鑲齒硬質合金玉米銑刀；立體型麵和變斜（xié）角輪廓外形的加工，常采（cǎi）用球頭刀、環形銑刀、錐（zhuī）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（de）是，在有些情況下，選（xuǎn）擇價格較高的好刀具，但是（shì）好的刀具帶來加工效率和加工質量的提（tí）高，則可以使整個（gè）加工成本大大降低。

 4、切削用量選擇

 在數控加（jiā）工中，切削用量的（de）選用是最（zuì）為（wéi）關鍵的環節，它直接（jiē）影響加工（gōng）效率和（hé）加工質量的提高。合理地選擇切削用量需要理（lǐ）論和（hé）實踐相結合，在（zài）實踐中不斷摸索實驗，才能更好地總（zǒng）結、歸納出（chū）比較合適的切削用量。

 切削用量主要（yào）包括背吃刀量和側（cè）吃刀量、進給速（sù）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選背（bèi）吃刀量，其（qí）次是進（jìn）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進行分析：

 第一，在機床型（xíng）號為DMC635V的機床，加工（gōng）厚度為（wéi）20mm，材料為12Cr2Mo的工（gōng）件上鑽Φ1.2mm的通孔。刀（dāo）具選擇（zé）：Φ1.2mm的高速鋼鑽頭，注意（yì）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。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝要求，順（shùn）利完成加工任務。

 第二，在VMC1250型號機床上，加工材料（liào）為5CrNiMo熱鍛模具（jù），調質硬度為500HBW的狹長槽，深度為170mm的（de）工（gōng）件精加工，加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具（jù）選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度為250mm鑲齒硬（yìng）質合（hé）金刀。

 背吃刀量：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。

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

 第三，在VMC1250型號機（jī）床（chuáng）在685鋼板調質硬度在（zài）460HBW，厚度（dù）8mm的（de）鋼板上鑽672個Φ10的陣列通孔，考慮加（jiā）工成本核算和加（jiā）工（gōng）效率。

 方案1：刀具選擇：Φ10mm優（yōu）質高速鋼（gāng）鑽頭，每支46元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進（jìn）給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

 鑽頭在刃磨較好的情況（kuàng）下，一次最多（duō）鑽20多個孔。方案2：刀具選擇：Φ10mm硬質合金鑽頭（tóu），每支360元。

 背吃刀量：一次（cì）鑽通。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切削（xuē）速度：n＝600r/min。

 鑽頭一次最多鑽500左右個孔。

 方案3：刀具選（xuǎn）擇：Φ10mm硬質合金塗（tú）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（cì）最多鑽約2000個（gè）孔。這也充（chōng）分（fèn）地（dì）說明（míng），使用價格高的好刀具，不一定就提高加（jiā）工成本，效率的提高和數量的（de）增加，恰恰是效益的增加。

 5、結（jié）語

 隨著數控（kòng）加（jiā）工中心機床的發展，加工工藝要求的不（bú）斷提高，數控加（jiā）工的方法也更加多樣化（huà），從簡單的手工編程到複雜的曲麵軟件編程，同時對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（jiā）工工藝的要（yào）求就是任務（wù）完成，而有些加工生產任務，是講質量、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（zuì）大化。