數控加工中心刀具和（hé）切（qiē）削用量（liàng）的（de）選擇（zé）探討（tǎo）-加工中（zhōng）心網-數控機（jī）床市場網

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數控加（jiā）工中心刀（dāo）具和切削用量的選擇探討

2016-10-26 來（lái）源（yuán）：中國兵器工業集團第（dì）五二研究所（suǒ）作者：李海豹　劉澤林　戰中學

摘要：數控機床加工生（shēng）產中，在加工工藝確定的情況下，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，是保證數控加工生產效率和表麵加工質量的（de）重要保證。合理選擇切削用（yòng）量是切削（xuē）刀具充分發揮性能的保障，合理選擇切削刀具（jù）是切削用量最有效（xiào）的保證（zhèng），隻有將兩者有機（jī）地結合起來，才能充分發揮數控機床的加工效率和加工（gōng）質量。

關鍵詞：數控加工中心（xīn）；切削刀具；切削用量；數控機床；加工工藝

刀具是機床實現切削加工的直（zhí）接執行者（zhě），刀具的選擇和切削用量的選擇合理與否，不僅影響到（dào）被加（jiā）工零（líng）件的質量，甚至可以決定（dìng）機床功效的發揮（huī）和安（ān）全生產的順利（lì）進行。所以，在編加工程序（xù）時，要選擇合理的刀（dāo）具和切削用量，不但可以有（yǒu）效提高切削效率和加工質量，還可降低成本以獲得最佳經濟（jì）效益。

1.　加工中心用刀具的基本特征

為（wéi）了適應數控機床加工精度、加工效（xiào）率、加工工（gōng）序集中及零件（jiàn）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係統有以（yǐ）下特點（diǎn）：（1）刀片和刀柄高度的通用化、規則化、係統化（huà）；（2）刀片和刀具參（cān）數及切削參數的（de）規範化、典（diǎn）型化；（3）刀片或刀具（jù）材料及切（qiē）削參數與被加工工件材料相匹配；（4）刀片或刀具的使用壽（shòu）命長，加工（gōng）剛性好；（5）刀片及刀柄的定（dìng）位精（jīng）度高，刀柄對機床（chuáng）主（zhǔ）軸的相對位置（zhì）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）刀柄的轉位、重裝（zhuāng）和重複定位精度要求高。

2.　加工中心用刀（dāo）具材料

2.1　常用刀具材料（liào）

常用數控刀具（jù）材料有高速鋼、硬質合（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（tú）層硬質合金（jīn）在數控加工中（zhōng）的應用最（zuì）廣泛。

2.2　刀具性能的比較

在常用的刀具中（zhōng），高速鋼、塗層高速鋼的韌性最好，塗層硬質合金（jīn）的硬度較高，硬質合金刀具層中，陶瓷刀具、立方氮化硼（péng）、金剛石（shí）刀具（jù）的（de）硬度（dù）更高。除特殊材料外，一（yī）般不用這幾種材料（liào）的刀具（由於其硬度較高刃磨難度大，而成型刀具切（qiē）削刃不易鋒利，容（róng）易崩（bēng）刃，通常用於較硬的（de）材料加工）。

2.3　刀具種類

數控加工（gōng）中心常用刀具種類較多，根（gēn）據（jù）刀具用途，可分為輪廓類加工（gōng）刀（dāo）具和孔類加工刀具（jù）等。

2.3.1　輪（lún）廓類（lèi）加工（gōng）刀具（jù）。

第一，麵銑刀。刀（dāo）片和刀齒與刀體的（de）安裝方式有（yǒu）整體焊接式，機夾焊接式和可轉位式三種，運（yùn）用較多的（de）是可轉位（wèi）式（shì）。當刀片切削刃（rèn）磨鈍（dùn）或報廢時，可直接在機床上轉位或者更換刀片，從（cóng）而大大提高加工（gōng）效率和（hé）產品質量，根據不同（tóng）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（shǐ）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用的較廣泛的一種刀具，有整體式（shì）和鑲刀片式兩種（zhǒng）。一般直徑在Φ20mm以下（xià）用整體（tǐ）式。直徑在Φ20mm以上多用於鑲齒式，還有刀尖圓弧式銑刀，多用於模具加工，適用於曲麵的大量加工，現在的硬質合金立銑刀也可取代鍵槽銑刀作垂直進給（gěi）。

第三，球頭刀。圓柱形球頭（tóu）銑刀，主要用於模具加工，精加工（gōng）使（shǐ）用，也有成（chéng）形（xíng）和鑲齒兩種。主要用於曲（qǔ）麵（miàn）加工，其加工（gōng）表麵質量較高，球頭刀中心（xīn）切削速度為零。球頭刀具不適用於平麵銑削。

2.3.2　孔類加（jiā）工（gōng）刀具。

第一，鑽頭。加工中心常用鑽頭有中心鑽、標準麻花鑽。刀具材料有（yǒu）高速鋼、硬質合金和（hé）塗層硬質合金等。

第二，鉸刀（dāo）。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，鏜刀。鏜（táng）刀分為粗鏜刀、精鏜刀、浮動鏜刀等。精鏜刀（dāo）采用螺絲調節式，每格（gé）精（jīng）度（dù）不同，有0.002mm每格直（zhí）徑，也有0.01mm每格直徑方向等。

2.3.3　一些特殊加工刀具。如T形刀（dāo）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

應根據機床的加工能力、加工材料（liào）的性（xìng）能、加工工序、切削用（yòng）量（liàng）以及其他因素合理地選（xuǎn）擇刀具。刀具選擇（zé）的總原（yuán）則是：刀具（jù）選用最重要的一點就是看性價比（bǐ），在機床確定的條件下，首先考（kǎo）慮（lǜ）加工工件材料的切削性能，參照加工材料（liào）的性能選用價格最低的刀具，提高效益，降低成本，同時也要安裝調整方便，剛性好，耐用度和精（jīng）度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短（duǎn）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的去除量相適應，平麵周邊輪廓的銑削，用立銑刀；銑削平麵（miàn）用硬質合（hé）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，常采用球頭刀（dāo）、環形銑（xǐ）刀（dāo）、錐形銑刀和（hé）盤銑刀（dāo）。

有時候刀具的耐用度和精度與刀具價格關係極大，必須注意的是，在有些情況下，選擇價格較高的好刀具，但是好的刀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（lǐ）地選擇切削用量需要理論和實（shí）踐相結合，在實踐中不斷摸索（suǒ）實驗（yàn），才能更（gèng）好地總結、歸（guī）納出比較合適的切削用量。

切削用量主要包（bāo）括背吃刀量和側吃（chī）刀量、進給速度和切削速度。從刀具的耐（nài）用度考慮（lǜ），切削用量的選擇方法是先選（xuǎn）背吃刀量，其次是進給速度，最後確定切削速度。下麵就筆者在（zài）平時的工作中遇到的（de）加工參數進行分析：

第一，在（zài）機床型號為DMC635V的機床，加工厚度為20mm，材料為12Cr2Mo的（de）工件（jiàn）上鑽Φ1.2mm的通孔。刀具選擇：Φ1.2mm的高速鋼鑽頭，注意（yì）鑽頭切削刃是（shì）否均勻（yún）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（yì）要求，順利（lì）完成加工（gōng）任務。

第二，在VMC1250型號機床上（shàng），加工材料為5CrNiMo熱鍛模具，調質硬度為500HBW的狹（xiá）長槽，深度為170mm的（de）工件（jiàn）精加工（gōng），加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具（jù）選擇：Φ20mmR5的（de）牛鼻刀（dāo），刀具長度（dù）為（wéi）250mm鑲齒硬質合金刀。

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（fǎ）。

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

第三，在VMC1250型號（hào）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的陣列（liè）通孔，考（kǎo）慮加工成本核算和加工（gōng）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。

進給速（sù）度：Vf＝10mm/min。

切（qiē）削速度：n＝180r/min。

鑽頭在刃磨較好的情況下（xià），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（yī）次鑽（zuàn）通。

進給速（sù）度：Vf＝30mm/min。

切削速度（dù）：n＝600r/min。

鑽頭一次（cì）最多鑽500左右個孔。

方（fāng）案3：刀具選擇：Φ10mm硬質（zhì）合金塗層鑽頭，每（měi）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。

鑽頭一次最多鑽約2000個孔（kǒng）。這也（yě）充分地說明，使用（yòng）價（jià）格高的好刀具，不一定就（jiù）提高（gāo）加工成本，效（xiào）率的提高和數量的增加，恰恰是效益的增加。

5.　結語

隨著數（shù）控加工中心機床的發展（zhǎn），加工工藝要求的（de）不斷提高，數控加工的方（fāng）法也更加多樣化，從簡單的手工編程到複雜的曲麵（miàn）軟件編程，同（tóng）時對切削刀具的要（yào）求也更加精確、多樣。在某（mǒu）些加工環節（jiē），實現了加工工藝（yì）的要求就是任務完成，而有些加工（gōng）生產（chǎn）任務，是講質量（liàng）、講效益（yì）、講效（xiào）率的。隻有合（hé）理地選擇切削刀具和切削用量，才能保證任務的順利完成，同時也使效益最大化。

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