數控加工中心刀具和切削用量的選擇探討

數控機床加工生產中（zhōng），在加工工藝確定的情況下，加工刀具和切削用量的合理（lǐ）選擇是數（shù）控加工生（shēng）產的重（chóng）要環節，是保證數（shù）控加工生產（chǎn）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（dāo）具充分發揮性能的保障，合理選擇切削刀具是切削用量最有效的保證，隻有將兩者有機地結合起來，才能充分發揮數控機床的加工效率和加工質量。

 刀具是（shì）機床實現切削加工的（de）直接執行者，刀具的選（xuǎn）擇和切削用量的選擇合理與否，不僅影響（xiǎng）到（dào）被加工零件的質量，甚至可以決定機床功效的發揮（huī）和安全生產的順利進行。所以，在編加工程序（xù）時，要選擇合理的刀具和切削用量，不但可以有（yǒu）效提（tí）高切削效率和加工質量，還可降低成本以獲得最佳經濟效（xiào）益。

 1、加工中心用刀具的（de）基（jī）本特征

 為了（le）適應數控機床加工精度、加（jiā）工（gōng）效率、加工工序集（jí）中及零（líng）件裝夾次數少等要求，數控機床對（duì）所（suǒ）用的刀具有許多性能的要求，加（jiā）工中心用刀具及刀具係統（tǒng）有以下特點：（1）刀片和刀柄高（gāo）度的通用化、規則化、係統化；（2）刀片和刀具參數及（jí）切削參數的規範化、典型化；（3）刀片或（huò）刀具材料及切削參數（shù）與被加工（gōng）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）刀片及刀柄的定位精度高（gāo），刀柄對機床主軸的相對位（wèi）置要求較高；（6）刀柄須有較高的強度、剛度和耐磨性，刀柄及刀具係統的重量不能超標；（7）刀柄的（de）轉位、重裝和重複定位精度要求高（gāo）。

 2、加工中心用刀具材料

 2.1 常用刀具（jù）材料

 常用（yòng）數控刀具材料有高速鋼、硬質（zhì）合（hé）金、塗層硬質合金、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。

 2.2 刀具性能的比（bǐ）較

 在常用的刀具（jù）中，高速鋼、塗（tú）層高速鋼的韌性最好，塗層硬質合金的硬度較高，硬質合金刀具層中（zhōng），陶瓷刀具、立方氮化硼（péng）、金剛石刀具的（de）硬（yìng）度更高。除特殊材料外，一般不用這幾種材料的刀（dāo）具（由（yóu）於其硬（yìng）度較高刃磨難度（dù）大（dà），而成型刀具切削刃不易鋒利（lì），容易崩刃，通常用於較硬的材料加（jiā）工）。

 2.3 刀具種類

 數控加工中心常用刀具種（zhǒng）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（kuò）類加工刀具（jù）。

 第一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀體的（de）安裝方式有整體焊（hàn）接式，機夾焊（hàn）接式和可轉位式三種，運用較多的（de）是可轉位式。當刀片切削刃磨鈍或報廢時，可直接（jiē）在機床上轉位或者更換刀片，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。麵銑刀直徑一般為40～400mm。

 第（dì）二，立銑刀。立銑刀是數控機床運用的較廣泛的一種刀具，有整體式和鑲刀片（piàn）式兩種。一般直徑在Φ20mm以下用整體（tǐ）式。直徑在Φ20mm以上（shàng）多用（yòng）於鑲齒式，還（hái）有刀尖圓（yuán）弧式（shì）銑（xǐ）刀，多用於模具加工，適用於曲麵的大量加（jiā）工，現在的硬質（zhì）合（hé）金立銑刀也（yě）可取代鍵槽銑（xǐ）刀（dāo）作垂直（zhí）進給（gěi）。

 第三，球頭刀。圓柱形球頭銑（xǐ）刀，主要用於模具加工，精加工使用（yòng），也有成形和鑲齒兩種。主要用於曲麵加工，其加工表麵質量（liàng）較高，球頭刀中心切削（xuē）速度為零。球頭刀具不適用於平麵銑削（xuē）。

 2.3.2 孔類加工刀具。

 第一，鑽頭。加工中心常用鑽（zuàn）頭有中心鑽、標準麻花鑽。刀具材料有高速鋼、硬質合金和塗（tú）層硬質合金（jīn）等。

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

 第三（sān），鏜（táng）刀。鏜（táng）刀分（fèn）為粗鏜刀、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（yě）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，燕尾槽成型刀（dāo）具等，使用頻率較低。

 3、加工中心刀具選擇原則

 應根據機床的加工能力、加工材料的性能、加工工序、切削用量以及其他因素合理地選擇刀具。刀具選（xuǎn）擇的總原（yuán）則是：刀具選用最重要的一點就是（shì）看性價（jià）比，在機（jī）床（chuáng）確定的條（tiáo）件（jiàn）下，首先考慮加工（gōng）工件材（cái）料（liào）的切削性能，參照加工（gōng）材料的性能選用價（jià）格最低的刀具，提高效益，降低成本，同時也要安裝調整（zhěng）方便，剛性（xìng）好，耐用度和精度（dù）高。在滿足加工要求的前提下（xià），盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具（jù）加工剛性。

 在選取刀具時（shí），要使刀具的直徑與加（jiā）工工（gōng）件的去除量相適（shì）應，平（píng）麵周邊輪廓（kuò）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（yòng）高速鋼立銑刀；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的加（jiā）工，常采用球頭刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。

 有時候刀具（jù）的耐用度和精度（dù）與（yǔ）刀具價（jià）格關係極大，必須注意的是，在有些情（qíng）況下，選擇（zé）價格（gé）較高的好刀具，但是（shì）好的（de）刀（dāo）具帶來加工效率和加工質量的提高，則可以使整個加工成本大大降低。

 4、切削用量選擇

 在數控加工中，切削（xuē）用量（liàng）的選用是最為關（guān）鍵的環節，它直接（jiē）影響（xiǎng）加工效率和加工質量（liàng）的提高。合理地選擇切削用量需要理（lǐ）論和（hé）實踐相結合，在實踐中不斷摸索實驗，才能更好地總結、歸納出比較合（hé）適（shì）的切削用量。

 切（qiē）削用量主要（yào）包括背吃刀量和側吃刀量（liàng）、進給速度和切削速度。從刀具的（de）耐（nài）用度考慮，切（qiē）削用量的（de）選擇方法是先選（xuǎn）背吃刀量（liàng），其次是進給速度，最後確定切削速度。下麵就筆者（zhě）在平時的工作中遇（yù）到（dào）的加工參數進行分析：

 第一（yī），在機床型號為DMC635V的機床，加工（gōng）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，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。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實現加（jiā）工工（gōng）藝要求，順利完成加工（gōng）任務。

 第（dì）二（èr），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（dù）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（xiāng）齒硬質合金刀。

 背吃刀量：0.1mm

 進給速度：Vf＝1800mm。

 切削速度：n＝3000mm/min，采用順銑的加工方法。

 程序開頭加G64連續加工指令，順利完成加工生產任務，並保證較好的加工（gōng）光潔（jié）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（zài）460HBW，厚（hòu）度8mm的鋼板上鑽672個Φ10的（de）陣列通孔，考慮加工成本核（hé）算和（hé）加工效率。

 方案1：刀具（jù）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（sù）度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：n＝180r/min。

 鑽頭在刃（rèn）磨（mó）較好的情況下，一次最多鑽（zuàn）20多個孔。方案2：刀具選擇：Φ10mm硬質合金鑽頭，每（měi）支360元。

 背吃刀量：一次鑽通（tōng）。

 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。

 背吃（chī）刀量：一（yī）次鑽通。

 進（jìn）給速度：Vf＝90mm/min。

 切削（xuē）速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最多鑽約2000個孔（kǒng）。這也充分地說明，使用價格高的好刀具，不一定（dìng）就提（tí）高加工成本，效率的提高和數量的增加，恰（qià）恰是效益的（de）增加。

 5、結語

 隨（suí）著數（shù）控加工中心機床的發展，加工工藝要求的（de）不斷提高，數（shù）控加工的方法也更加多樣化，從簡單的手工編程到複雜（zá）的曲麵軟件編程，同（tóng）時對切（qiē）削刀具的要求（qiú）也更加精（jīng）確、多樣（yàng）。在某些加工環節，實現了加工工藝的要求就是任務完成，而有些加工生產任務，是講質量、講效益、講效率的。隻有合理地選擇切削（xuē）刀具和切削用量，才能保證任務的順利完成，同時也（yě）使效益最大化。