數控（kòng）加工中心刀具和切削用量的選擇探討

數（shù）控機床加工生產中，在加工工藝確定的情（qíng）況下，加工刀具和切削（xuē）用（yòng）量（liàng）的合理選擇是數控加（jiā）工生產的重要環節，是保證數控加工生（shēng）產效率和表麵加（jiā）工質量的重要保證。合理選擇切削用量是切削刀具（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（de）保證，隻有將（jiāng）兩者有機地結合起來，才能充分（fèn）發揮數控機床的加工（gōng）效率和加工質量。

 刀具（jù）是機（jī）床（chuáng）實現切（qiē）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（yǐng）響（xiǎng）到被加工零件的質量（liàng），甚至可以決定機床功效的（de）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（liàng），不但可以（yǐ）有（yǒu）效提高切削效率和加工質量，還可降低成本以獲得（dé）最佳經濟效益。

 1、加工中心用刀具的基本（běn）特征（zhēng）

 為了適應（yīng）數控機床加（jiā）工精度、加工（gōng）效率、加工工序集中及零件裝夾次（cì）數少等要求，數控機床對所用的（de）刀具有許（xǔ）多性能的要求，加（jiā）工中心用刀具及（jí）刀（dāo）具係統（tǒng）有以下特點：（1）刀片和刀柄高（gāo）度的通（tōng）用化、規則化、係統化；（2）刀片和刀具參數及切削參數的規範化、典型化；（3）刀片或（huò）刀具材（cái）料及切削參數與被（bèi）加工工件材料相匹配；（4）刀片或刀具的使用壽命長，加工剛性好；（5）刀片及刀柄的定（dìng）位精度高，刀柄對機（jī）床主軸的相對位置要求較高；（6）刀（dāo）柄須有較高的強度、剛度（dù）和耐磨性，刀柄（bǐng）及刀具（jù）係（xì）統（tǒng）的重量不能超標；（7）刀柄（bǐng）的轉位、重裝和重複定位精度要求高。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用刀（dāo）具材料

 常（cháng）用數控刀具材料有高速鋼、硬質合金（jīn）、塗層硬質合金（jīn）、陶（táo）瓷、立方氮化（huà）硼、金剛石等，其中高速鋼、硬質合金、塗層硬質合金（jīn）在數控加（jiā）工中的（de）應用最廣泛。

 2.2 刀具性能的比較

 在（zài）常用的刀具中，高速鋼、塗層高速鋼的韌性最好，塗層硬質合金的硬度（dù）較高，硬質合金刀具層中，陶瓷刀具、立方（fāng）氮化硼、金剛石刀具的硬度更高。除特殊材料外，一般不用這幾種材料的刀（dāo）具（由於其硬度較高（gāo）刃磨難度大，而成型（xíng）刀具切削刃不易鋒利，容（róng）易崩刃，通常用於較硬的材料加（jiā）工）。

 2.3 刀具種類

 數控加工中心常用刀具種類較多，根據刀具（jù）用途，可（kě）分為輪廓類加工刀具和孔類加工刀具等。

 2.3.1 輪廓類加工刀具。

 第一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀（dāo）體的安裝方式有整體焊接式，機夾焊接式和可轉位式（shì）三種，運用（yòng）較多的是可轉位式。當刀片切削刃磨鈍或報廢時，可直接在機床上轉位或者（zhě）更換刀片，從而大大提高加工效率和產品質量，根據不同的工件（jiàn）外形（xíng）不同的機床性能，選擇（zé）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。立銑刀是數控機床運（yùn）用的較廣泛的一種刀具，有整體式和鑲刀片式兩種。一般直徑在Φ20mm以下用整體（tǐ）式。直徑在Φ20mm以上多用於鑲（xiāng）齒式，還有刀尖圓弧式銑刀，多用於模具加工，適用於（yú）曲麵的大量加工，現在的硬質合金立（lì）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（zhǔ）要用於模具加工，精加工使用，也有成形和（hé）鑲齒兩（liǎng）種。主要用於曲麵加（jiā）工，其加工表麵質（zhì）量較高，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（yī），鑽頭。加工中心常用鑽頭有中心鑽、標準麻花鑽。刀具材料有高速鋼、硬質合（hé）金和塗（tú）層硬質合（hé）金等。

 第二，鉸刀。有標準高速鋼鉸刀、焊接硬質合金（jīn）刀（一般用於定做尺（chǐ）寸，深孔（kǒng）鉸刀（dāo））、浮動（dòng）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（cǎi）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（jìng）方向等。

 2.3.3 一些（xiē）特殊（shū）加工刀具。如T形刀具，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、加工中心刀具選擇原則

 應根據（jù）機床的加（jiā）工能力、加工材料的性能（néng）、加工工序、切削用量以及（jí）其他因素合理地選擇刀具。刀具選擇（zé）的總原則是：刀具選用最重要的一點就是看（kàn）性價比，在機床確定的條（tiáo）件下，首先考慮加工工件材料的切削性（xìng）能，參照加（jiā）工（gōng）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（yào）安裝調整（zhěng）方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加（jiā）工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工剛性。

 在選取刀具時，要使刀具的直徑與加工工件（jiàn）的去除量相（xiàng）適應，平麵周邊輪（lún）廓的銑削，用（yòng）立銑刀；銑削平麵用硬（yìng）質合金盤銑刀；加（jiā）工凹凸台時使用（yòng）高速鋼立銑刀；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（jiǎo）輪（lún）廓外形的加工，常采用球頭刀、環形銑（xǐ）刀（dāo）、錐形銑刀和盤銑刀。

 有時候（hòu）刀具的耐用度和精度（dù）與刀具（jù）價格關（guān）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效（xiào）率和加工質量的提高，則可以使整個加工成本（běn）大（dà）大降低。

 4、切削用量（liàng）選擇（zé）

 在數控加工中（zhōng），切削用量的選用是最為（wéi）關鍵的環節，它（tā）直接影響加工效（xiào）率和（hé）加工質量（liàng）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（mō）索實驗，才能更好地總結、歸納出比（bǐ）較合適的切削用量（liàng）。

 切削用量主要包括背吃刀量和側吃刀量、進給速度和切（qiē）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吃刀量，其（qí）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（zuò）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（chuáng），加工厚度為（wéi）20mm，材料為12Cr2Mo的工件上鑽Φ1.2mm的（de）通孔。刀具選擇：Φ1.2mm的高速鋼鑽頭，注意（yì）鑽（zuàn）頭切（qiē）削刃是否均勻對稱。

 背吃刀量：每鑽深0.5mm提刀排屑法。

 進給（gěi）速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實現（xiàn）加工工（gōng）藝要求（qiú），順利完成加工任務。

 第二，在（zài）VMC1250型號機床上，加工材料為5CrNiMo熱鍛（duàn）模（mó）具，調質硬度為500HBW的狹長槽，深度（dù）為（wéi）170mm的工件精加工，加工餘量（liàng）為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具長度為（wéi）250mm鑲齒硬質合金刀。

 背吃刀（dāo）量：0.1mm

 進給速度：Vf＝1800mm。

 切削（xuē）速度：n＝3000mm/min，采（cǎi）用順銑的加工方法。

 程序開頭加G64連續加工（gōng）指令，順利（lì）完成加工（gōng）生產任務，並保證較好的加工光（guāng）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（gāng）板上鑽672個Φ10的（de）陣列通孔，考慮加工成本核算和加工效（xiào）率。

 方案1：刀具選擇：Φ10mm優質高速鋼鑽頭，每支46元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

 鑽頭在（zài）刃磨較好的情況下（xià），一次最（zuì）多鑽20多個孔。方案2：刀具選擇：Φ10mm硬質合（hé）金鑽頭，每支360元。

 背吃刀量（liàng）：一次鑽通。

 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：Φ10mm硬質合金塗層鑽頭，每支630元。

 背（bèi）吃刀量（liàng）：一（yī）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個孔。這也充分地說明，使用價格高的好刀具（jù），不一定就提高加工成本，效率的提高（gāo）和數量的增加，恰恰是（shì）效益的增加。

 5、結語

 隨著（zhe）數控（kòng）加工中心機床（chuáng）的發展，加工工藝要求的不斷提高（gāo），數控加工的方法也更加多樣化，從簡單的手工編程到複雜的（de）曲麵軟件編程，同時對（duì）切削刀具的要求也更加精確、多樣。在某些加工環節，實（shí）現了加工工藝的（de）要求就是任務完成，而有些加工生產任務，是（shì）講（jiǎng）質（zhì）量、講效益、講效（xiào）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（wán）成，同時也使效益最大化。