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（gōng）工藝確定的情況下，加工刀具和（hé）切削用量的合理選擇（zé）是數控加工生產的重（chóng）要環節，是保（bǎo）證數控加工生（shēng）產效率和表（biǎo）麵加（jiā）工質量的重要保證。合理選擇（zé）切削用量是切削刀具充（chōng）分發揮性能的保障，合理選擇（zé）切（qiē）削刀具是切削用量最有效的保證，隻有將兩者有機（jī）地結合起來，才能充（chōng）分發揮數（shù）控機床的加工效率和加工質量（liàng）。

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

 1、加工中心用（yòng）刀具的基本特征

 為了適應數控機床加（jiā）工精度、加工效率、加工工序集中及（jí）零件裝夾次（cì）數少（shǎo）等要求，數控機床對所用的刀具有許多性能的要求，加工（gōng）中心用刀具及刀具係統有以下特點：（1）刀（dāo）片和刀柄高度的（de）通用化、規則化、係統化；（2）刀片（piàn）和刀具參數及切（qiē）削參數（shù）的規（guī）範化、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匹配；（4）刀片或刀具的使用壽命長，加工剛性好（hǎo）；（5）刀片及刀柄的定位精度高，刀柄對機（jī）床主軸（zhóu）的相對位置要求較高；（6）刀柄須有較高的（de）強（qiáng）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要求高。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用刀具材料

 常用（yòng）數控刀具材料有高速鋼、硬質合金、塗層硬（yìng）質合金、陶瓷、立方氮化硼、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最廣泛（fàn）。

 2.2 刀（dāo）具（jù）性能的比較

 在常用的刀（dāo）具中，高速鋼、塗層高速鋼（gāng）的韌性最好，塗層硬質合金（jīn）的硬度較（jiào）高（gāo），硬質合金刀具層中，陶瓷刀具、立方氮化硼、金剛石刀具的硬度（dù）更高。除特殊材料外，一般不用這幾種（zhǒng）材料的刀（dāo）具（由於其硬度較高刃磨（mó）難度大，而成型刀具切削（xuē）刃不易（yì）鋒（fēng）利，容易崩刃，通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種（zhǒng）類

 數控加工（gōng）中（zhōng）心（xīn）常用刀具種類較多，根據刀具用途，可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（dì）一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀體的安（ān）裝方式有整體焊接式，機夾焊接式（shì）和可轉位式三種（zhǒng），運用較多的是可轉位式。當刀片（piàn）切削刃磨鈍或報廢（fèi）時，可直接在機（jī）床上轉位（wèi）或者更換刀片，從而大大提高加工效（xiào）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（de）刀具型號使（shǐ）用（yòng）方便快捷。麵（miàn）銑刀直徑一（yī）般為40～400mm。

 第二（èr），立銑刀。立銑刀是數控機床（chuáng）運用的較廣泛的一種刀具，有整體式和鑲刀（dāo）片式兩種。一般直徑在Φ20mm以下用整體式。直徑在（zài）Φ20mm以上多用於鑲齒式，還有（yǒu）刀尖圓弧式銑（xǐ）刀，多用於（yú）模具加工，適用於曲（qǔ）麵的大量加工，現在的硬質合（hé）金立銑刀也可取（qǔ）代鍵槽銑（xǐ）刀作垂直進（jìn）給。

 第三，球頭（tóu）刀。圓柱（zhù）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（liǎng）種（zhǒng）。主要用於曲麵加（jiā）工（gōng），其加工表麵（miàn）質量較高，球頭（tóu）刀中心切削速度為零。球頭刀（dāo）具不適用於平（píng）麵銑削。

 2.3.2 孔類加工刀具（jù）。

 第一（yī），鑽頭。加工中（zhōng）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（céng）硬（yìng）質合金等（děng）。

 第二，鉸刀。有標準高（gāo）速鋼鉸刀、焊接硬質合（hé）金刀（一般用於定做尺寸，深孔鉸刀）、浮動鉸刀。

 第三（sān），鏜刀。鏜刀分為粗鏜刀、精鏜（táng）刀、浮動鏜刀等。精鏜刀采用（yòng）螺絲調節式，每格精度不同，有0.002mm每格直（zhí）徑，也有0.01mm每（měi）格直徑（jìng）方向等。

 2.3.3 一些特殊加工刀具。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（yuán）則

 應根（gēn）據機床的加工能力、加工材料的性能、加工工序、切削用量以及（jí）其他因素合理地選擇刀具。刀具選擇的總原則是（shì）：刀具選用最重要的一點就是看性價比，在機床確定的條（tiáo）件（jiàn）下，首先考（kǎo）慮加（jiā）工工件材料的切削（xuē）性能，參照加工材料的性能選用價格最低的刀具，提（tí）高效益，降低成本，同時也（yě）要安（ān）裝調整方便，剛性好，耐用度和精度高。在（zài）滿足加工要求的（de）前提下，盡量（liàng）選擇較短的刀柄，以提高刀具（jù）加工剛性。

 在選取刀（dāo）具時，要使刀具的直徑與加（jiā）工工件的去除量相適應，平麵（miàn）周邊輪廓的銑削，用立銑刀；銑削平麵用硬質合金盤銑刀；加（jiā）工凹凸台時（shí）使用高速鋼立銑刀；加工毛坯麵或孔粗加工時，選用鑲齒硬質合金玉米銑刀；立體型麵和變斜角輪廓（kuò）外形的加工，常采用球頭刀、環形銑（xǐ）刀、錐形銑（xǐ）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，必須注意的是（shì），在有些情況下，選擇價格較高的好刀具，但是好（hǎo）的刀具帶來加工（gōng）效率和加工質量的（de）提高，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（zé）切削用（yòng）量需要理論和實踐相結合，在實踐中不斷摸索實驗，才能更好地總結、歸納出比（bǐ）較（jiào）合適的切削用量。

 切（qiē）削用量主要包括（kuò）背吃刀量和側吃刀量、進給（gěi）速度和切削速度。從刀具的耐用度考慮，切削用量的選擇方法（fǎ）是先選（xuǎn）背吃刀量，其次是進給速度，最後確定切（qiē）削速度。下麵就筆（bǐ）者在平時的工作中遇到的加（jiā）工參數進（jìn）行分析：

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

 背吃（chī）刀量：每鑽深0.5mm提（tí）刀排屑法。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削速（sù）度：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝要求，順利完（wán）成加工任務。

 第二，在VMC1250型號機床上，加工材料為5CrNiMo熱（rè）鍛模具，調（diào）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（wéi）單（dān）邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛鼻（bí）刀，刀具長度為250mm鑲齒硬質合金刀。

 背吃（chī）刀量：0.1mm

 進給（gěi）速度：Vf＝1800mm。

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

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

 第三，在VMC1250型號機（jī）床在685鋼板調質硬度在460HBW，厚（hòu）度8mm的鋼（gāng）板上鑽672個Φ10的陣列通孔，考慮加工成本核算（suàn）和加工效率。

 方案1：刀具選擇（zé）：Φ10mm優質（zhì）高速鋼鑽（zuàn）頭（tóu），每支46元（yuán）。

 背吃刀量（liàng）：一次鑽通。

 進給速（sù）度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

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

 背吃刀量：一次（cì）鑽通。

 進（jìn）給速度（dù）：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（jù）選擇：Φ10mm硬質合金（jīn）塗層鑽頭，每支630元。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切削速度（dù）：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最多鑽約2000個（gè）孔。這（zhè）也充分地說明，使用價格高的好刀具，不一定就提高（gāo）加工成本，效率的提高和數量的增加，恰恰是效益的增加。

 5、結語

 隨著（zhe）數控加工中心（xīn）機床的發展，加工工藝要求（qiú）的不斷提高，數控加工的（de）方法也更加多樣化，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（xiē）加工環節，實現了加工工（gōng）藝的要求就是任務完成，而有些加工生產任務，是講質量、講效益、講效率的。隻有合理地選擇切削刀具和切削用量，才能保證（zhèng）任務的順利完成，同時也使效益最大化。