數控加工中心刀具和切削用量（liàng）的選擇探討

數控機床加工生產中，在加工工（gōng）藝確定的情（qíng）況下，加工刀具和切削用量（liàng）的合理選擇是數控加工生產的重要環節，是保證數（shù）控（kòng）加工生產效率和表麵加工質（zhì）量的重要保證。合理選擇（zé）切削用量是切削刀具充分發揮性能的保（bǎo）障，合（hé）理選擇切削刀具是切削用量（liàng）最有（yǒu）效的保證，隻有（yǒu）將（jiāng）兩者有機地結合起來，才能（néng）充分發揮數控機床的加工效率和加工（gōng）質量。

 刀具是機床實現（xiàn）切削加工的直接執（zhí）行者，刀具（jù）的選擇和切（qiē）削（xuē）用（yòng）量的（de）選擇合理與否，不僅影響到被加（jiā）工零件（jiàn）的質量（liàng），甚至可以決（jué）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，要選擇合理的（de）刀具和切削（xuē）用量，不但（dàn）可以（yǐ）有效提高切削效率和加工質量，還可降低成本以獲（huò）得最佳經濟效益。

 1、加工中心用刀具的基本（běn）特征

 為了適應數控機床加工精度、加工效率、加工工（gōng）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多性能的要求，加工中心用刀具及刀具（jù）係統（tǒng）有以下特點：（1）刀片和刀柄高度的（de）通用（yòng）化、規則化、係統化；（2）刀片和刀具參數及切削參數（shù）的規範化、典型化；（3）刀片或刀（dāo）具材料及切削參數與被加工工件材（cái）料相匹配；（4）刀片（piàn）或刀具的使用壽（shòu）命長（zhǎng），加工剛性（xìng）好；（5）刀片及刀柄的定位精度高，刀柄對機床主軸的相（xiàng）對位置要求較高；（6）刀柄須（xū）有（yǒu）較高的強度、剛度和耐磨（mó）性，刀柄（bǐng）及刀（dāo）具係統（tǒng）的重量不能超標；（7）刀柄的轉（zhuǎn）位、重裝和（hé）重複定位精度要求高。

 2、加工中心用刀具材料

 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（gāo）速鋼、硬質合金、塗層硬質合金在數控加工中的應用最廣泛。

 2.2 刀具性能（néng）的比（bǐ）較

 在（zài）常用的刀具中，高速鋼、塗層高（gāo）速鋼的韌性最好，塗層硬（yìng）質合金（jīn）的硬度較高，硬質合金（jīn）刀具層中，陶瓷刀具、立方氮化硼（péng）、金剛石刀具的（de）硬度更高。除特殊材料外，一般不用這幾種（zhǒng）材料的（de）刀具（由於其硬度較高（gāo）刃磨難度大，而成型刀具切削刃不易（yì）鋒利，容易崩刃，通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種類

 數控加工中心常用刀具種（zhǒng）類較多，根據刀具用途，可（kě）分（fèn）為輪廓（kuò）類加工刀具和孔類加工刀（dāo）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（zhuāng）方（fāng）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。當刀片切削刃磨鈍或報（bào）廢時，可直接在機床上（shàng）轉（zhuǎn）位或者（zhě）更換刀（dāo）片，從而大大提高加工（gōng）效率和（hé）產品（pǐn）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使用方便快捷。麵銑刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立銑刀。立銑刀是數控機床（chuáng）運用（yòng）的較廣泛的一種（zhǒng）刀具，有整體式和鑲刀片式兩種。一（yī）般直徑在Φ20mm以下用整體式（shì）。直徑在Φ20mm以上（shàng）多用（yòng）於鑲齒式，還有刀（dāo）尖（jiān）圓弧式銑刀，多用於模具加工（gōng），適用於（yú）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（zhí）進給。

 第三，球（qiú）頭刀。圓柱形球頭銑刀，主要用於模（mó）具加工，精加工使用，也有成形和鑲齒兩（liǎng）種。主要用於曲麵加工，其加工（gōng）表麵質量較（jiào）高，球頭刀中心切（qiē）削速度為零。球頭刀具不適用於平（píng）麵（miàn）銑削。

 2.3.2 孔（kǒng）類加工刀具。

 第（dì）一，鑽頭。加工中心常用鑽頭有中（zhōng）心鑽、標準（zhǔn）麻花鑽（zuàn）。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（sù）鋼鉸刀、焊接硬質合金刀（一般用於定（dìng）做尺寸，深孔（kǒng）鉸刀）、浮動（dòng）鉸刀。

 第三，鏜刀。鏜刀分為粗鏜（táng）刀、精（jīng）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（jù）。如T形刀具，開槽和切斷用鋸片刀具（jù），燕（yàn）尾槽成（chéng）型刀具等，使用頻率（lǜ）較低（dī）。

 3、加工中心刀具選擇原則

 應根據機（jī）床（chuáng）的加工能力、加工材（cái）料的性能、加工（gōng）工序、切削用量（liàng）以（yǐ）及其他因素合理（lǐ）地選（xuǎn）擇刀具。刀具選擇的總原則是：刀具選用最重要的一點就是看（kàn）性價比，在機（jī）床確定（dìng）的條件下，首先考慮加工工件材料（liào）的切削性（xìng）能，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（shí）也要安裝調整（zhěng）方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿（mǎn）足加（jiā）工（gōng）要求的前提（tí）下，盡量（liàng）選（xuǎn）擇較短的刀柄，以提（tí）高刀具加工剛性。

 在選（xuǎn）取刀具時，要使刀具的直徑與加工（gōng）工件的去除量相適（shì）應（yīng），平麵周邊輪廓的銑削，用（yòng）立銑刀；銑削平麵用（yòng）硬質合金盤（pán）銑刀；加工凹凸台時（shí）使用高速鋼立銑刀（dāo）；加工毛坯麵或孔粗加工時，選用鑲齒硬質合金玉米銑刀；立體型麵和變斜角輪廓外形的加工（gōng），常采（cǎi）用球頭刀、環（huán）形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。

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

 4、切削用量選擇

 在數（shù）控加工中，切削用量的選用是最（zuì）為關鍵的環節，它直接影響加工效率和加工質量的提高。合理地選擇切削用量（liàng）需要理論和實踐相結（jié）合，在實踐中不斷摸（mō）索實驗，才能更好地總（zǒng）結、歸納（nà）出比較合（hé）適的切削用（yòng）量。

 切削用量主要包括背吃刀量和側吃刀（dāo）量（liàng）、進給速度和切削速度。從刀（dāo）具的耐用度考慮，切削用量的選擇方法是先選背吃刀量，其（qí）次是進給速度，最後確定切削速度。下麵（miàn）就筆（bǐ）者在平時的工作中遇到（dào）的（de）加工參數進（jìn）行分析：

 第一（yī），在機床型號為DMC635V的機床，加工厚度為20mm，材（cái）料為12Cr2Mo的工件上鑽Φ1.2mm的通孔。刀（dāo）具選擇：Φ1.2mm的高速鋼鑽頭，注意鑽頭切削刃是否均勻對稱。

 背吃刀量：每鑽深0.5mm提刀排屑法。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削速（sù）度：n＝5000mm/min。

 實現加工（gōng）工藝要求，順利完成加工任務。

 第二，在VMC1250型號機（jī）床上，加工材料為5CrNiMo熱鍛模具，調質硬度為（wéi）500HBW的狹長槽，深度為170mm的工件精（jīng）加工，加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具（jù）長度為250mm鑲（xiāng）齒硬質合金刀（dāo）。

 背吃刀量：0.1mm

 進給速度：Vf＝1800mm。

 切（qiē）削速度：n＝3000mm/min，采用順銑的加工方法。

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

 第三，在VMC1250型號機床在685鋼板調質（zhì）硬度在460HBW，厚度8mm的鋼（gāng）板（bǎn）上鑽672個Φ10的（de）陣列通（tōng）孔，考慮加工（gōng）成本核（hé）算和加工效率。

 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（tōng）。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速（sù）度：n＝180r/min。

 鑽頭在刃磨較好的情況下，一次最多鑽20多個孔。方案2：刀具選擇：Φ10mm硬質合金鑽頭，每支360元。

 背吃刀量：一次鑽通（tōng）。

 進給速度：Vf＝30mm/min。

 切（qiē）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：Φ10mm硬質合金（jīn）塗層鑽頭，每支630元（yuán）。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切（qiē）削速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最多鑽約2000個孔。這也（yě）充分地說明，使用價格高的好（hǎo）刀具，不一定就提高加工成本（běn），效率的提高和數量的增（zēng）加，恰恰是（shì）效益的增加。

 5、結語

 隨著（zhe）數控加（jiā）工中心機床的發展，加工工藝要求的不斷（duàn）提高，數控（kòng）加工的方法也更（gèng）加（jiā）多樣化，從簡單的手工編程到複雜（zá）的曲麵軟件編程，同時對切削刀具的要求也更加精（jīng）確、多（duō）樣。在某些加工環節，實現了（le）加工（gōng）工藝的要求（qiú）就是任務完成，而有些（xiē）加工生產任務（wù），是講質量、講效益、講效率的（de）。隻有合理地選擇切削刀（dāo）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。