數控加工中心刀具和切削用量（liàng）的選擇探討

數控機（jī）床（chuáng）加工生產中，在加工工藝確定的情況下，加工刀具（jù）和切削用量的合理（lǐ）選擇是數控加工生產的重要環節，是保證數（shù）控加工生產（chǎn）效率和表麵加工質量的重（chóng）要保證。合（hé）理選擇切削用量是切削刀具充分發揮（huī）性能（néng）的保障，合（hé）理選擇切削刀具是切削（xuē）用量（liàng）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（xiào）率和加工質量。

 刀具是機床實現切削加工的直接執行者，刀具的選擇和（hé）切（qiē）削用量的選擇合理與否，不僅影響到被加（jiā）工零件的質量，甚至可以決（jué）定（dìng）機床功效的發揮和安（ān）全生產的順利進行。所以，在編加工程序時，要選擇合理的刀具和切削（xuē）用量（liàng），不但可以有效提高切削效（xiào）率和加（jiā）工質量，還可降低（dī）成本以獲得最佳經濟效益。

 1、加工中心用刀具的基本特征

 為了適（shì）應數控機（jī）床（chuáng）加工精度、加工效率、加工工序集中及零件裝夾次數少（shǎo）等要（yào）求，數控機床對所用的刀具（jù）有許多性能的要求，加工中心用刀具及刀具係統有以下特點：（1）刀片和刀柄高度的通用化、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）刀片或刀具材料及切削參數與被（bèi）加工工件材料相匹配；（4）刀片或刀具（jù）的使用壽命長，加工（gōng）剛性好；（5）刀片及刀柄（bǐng）的定位精度高，刀柄對機床主軸的（de）相（xiàng）對位置要求較高（gāo）；（6）刀柄須有較高的強度、剛度和耐磨（mó）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

 常用數控刀具材料有高速鋼、硬質合金、塗層硬質合金、陶瓷（cí）、立方氮化硼、金剛石等，其中高速（sù）鋼、硬質（zhì）合金、塗（tú）層硬質合金在數控（kòng）加工中的應用最廣泛。

 2.2 刀具性能的比較

 在常用的刀具中，高速鋼、塗層高速鋼的韌性最好，塗層硬質合金的硬度較高，硬質（zhì）合金刀具層中，陶瓷刀具、立方氮化硼、金剛石（shí）刀具的（de）硬度更高。除特殊材料外，一（yī）般不用這幾種材料的刀具（由於其硬度較高刃磨難度大，而成型刀具切削刃不易鋒（fēng）利，容易崩刃，通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種類

 數（shù）控加工中心（xīn）常用刀具種類較多，根據刀具用途（tú），可分為輪廓類加（jiā）工刀具和孔類加工刀（dāo）具等（děng）。

 2.3.1 輪廓類加（jiā）工刀具。

 第一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀體的（de）安裝方式有整體焊接式（shì），機夾焊接（jiē）式和可轉位式三種，運用（yòng）較（jiào）多的是可轉位式。當刀（dāo）片切削刃磨鈍或（huò）報廢時，可直接在機床上轉（zhuǎn）位（wèi）或者更換刀片，從而大大提高加工效率和產品質量，根據（jù）不同的工件外形不同的機床性能，選擇適當直徑大（dà）小的刀具型號使用方便（biàn）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（yòng）的較廣泛的一種刀具，有整體式和鑲刀（dāo）片式（shì）兩種（zhǒng）。一般直徑在Φ20mm以下用整（zhěng）體式。直徑在Φ20mm以上多用於鑲（xiāng）齒式，還有（yǒu）刀尖圓（yuán）弧式銑刀，多用於模具加工，適用（yòng）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。

 第三，球頭刀。圓柱形（xíng）球頭銑刀，主要用於（yú）模具加工，精加工使用，也（yě）有成（chéng）形和鑲齒兩種。主要用於（yú）曲麵加工，其加工表麵質（zhì）量較（jiào）高，球頭（tóu）刀中心切削速度為零。球頭刀具不適用於（yú）平麵銑（xǐ）削。

 2.3.2 孔類加工刀（dāo）具。

 第一，鑽頭。加工中心（xīn）常（cháng）用鑽頭有中心鑽、標準麻花鑽。刀具（jù）材料（liào）有高速鋼（gāng）、硬質合金（jīn）和塗層硬質合（hé）金等。

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

 第三，鏜刀。鏜刀（dāo）分為粗鏜刀、精鏜刀、浮動鏜刀等。精鏜刀采用螺絲調節式（shì），每（měi）格精度不同，有0.002mm每格直徑，也有（yǒu）0.01mm每格（gé）直徑方向等。

 2.3.3 一些特殊加（jiā）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（qiē）削用量以及其他因素合（hé）理地選擇刀具。刀具選擇的總原則是：刀具（jù）選用最重要的一點就是看性價比，在機床確定的條件（jiàn）下（xià），首先考慮加工（gōng）工件材料的切削性能，參照加工材（cái）料的（de）性能（néng）選用價格最（zuì）低的刀（dāo）具，提高效益，降低（dī）成本，同時也要安裝調整方便，剛（gāng）性好，耐用度和精（jīng）度高。在滿足加工（gōng）要求的前（qián）提下，盡量選擇較（jiào）短的刀柄，以提高刀具加工剛（gāng）性。

 在選取刀具（jù）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（xuē）平麵（miàn）用硬質合金盤銑刀；加工凹凸台時使用高（gāo）速鋼（gāng）立銑刀（dāo）；加工毛坯麵或孔（kǒng）粗加工時（shí），選（xuǎn）用鑲齒硬質合金玉米銑刀；立（lì）體型麵和變斜角輪（lún）廓外形的加工，常采用球頭刀（dāo）、環形銑刀（dāo）、錐形銑刀和盤銑（xǐ）刀。

 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（xià），選擇價格較高的好刀具，但是好的（de）刀具帶來加（jiā）工（gōng）效率和加工質量的提高，則可以使整個加（jiā）工成本大大降低。

 4、切削用量選擇

 在數控加工中，切削用量（liàng）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。合理地選擇切削用量（liàng）需要理論和實踐相結合，在實踐中不斷（duàn）摸索實驗（yàn），才能更好地總結、歸納（nà）出比較合適的切削用（yòng）量。

 切削用量主要包括背吃刀量和側吃刀量、進給速度和切削速度（dù）。從刀具（jù）的（de）耐（nài）用度考慮，切削用量的選擇方法是先（xiān）選背吃刀量，其次是進給速（sù）度（dù），最後確定切削速度。下麵就筆者在平時的工作中遇到的加工參數進行分析：

 第一，在機床型號（hào）為DMC635V的機床，加工厚度為20mm，材料為12Cr2Mo的工件上鑽Φ1.2mm的（de）通孔（kǒng）。刀具選擇：Φ1.2mm的高速（sù）鋼鑽頭（tóu），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（xiè）法（fǎ）。

 進給速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 實現加工工藝要求（qiú），順（shùn）利完成加工任務。

 第（dì）二，在VMC1250型號機床上，加工材料（liào）為5CrNiMo熱鍛（duàn）模具，調質硬度為500HBW的狹長槽（cáo），深度為170mm的工件精加工，加工餘量為單邊0.1～0.15mm。刀具選擇：Φ20mmR5的牛（niú）鼻刀，刀具長度為250mm鑲齒硬質合金刀。

 背吃刀量（liàng）：0.1mm

 進給速度：Vf＝1800mm。

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

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

 第三，在VMC1250型號機床在685鋼板調質硬度在460HBW，厚度8mm的鋼板上鑽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：Φ10mm優質（zhì）高速（sù）鋼鑽頭，每支46元。

 背吃刀量：一（yī）次鑽通（tōng）。

 進給（gěi）速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度：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（tóu），每支360元。

 背吃刀量（liàng）：一次鑽（zuàn）通。

 進給（gěi）速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度：n＝600r/min。

 鑽頭一（yī）次最多鑽500左右個孔。

 方案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（yī）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。這也充（chōng）分地說明，使用價格高的好刀具，不一定就提高加工成本，效率的提高（gāo）和（hé）數量（liàng）的增加，恰恰是效益的（de）增加。

 5、結語（yǔ）

 隨著（zhe）數控加（jiā）工中心（xīn）機床的發展（zhǎn），加工工藝（yì）要求的（de）不斷提高，數控加工的方法也更（gèng）加多樣化，從簡單的手工編程到複雜的曲麵軟件編（biān）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，實現了加工工藝的要求就是任務完成，而有些加工生產任務，是（shì）講質量、講效益（yì）、講效率的。隻有合理地選擇切（qiē）削刀具和切削用量，才能保（bǎo）證任務的順利完成，同時也使效（xiào）益最（zuì）大化。