數控加工（gōng）中心刀具和切（qiē）削用量的選擇探討

數控機床加工生產中（zhōng），在（zài）加工（gōng）工藝確定的情況下，加工（gōng）刀具和切削用量的合（hé）理選擇（zé）是數控加工生產的重要環節，是保證數控（kòng）加工生產效率和表麵加工質量的重要保證（zhèng）。合理選擇切削（xuē）用量是切削刀具充分發揮性能的保障，合理選擇切削刀具（jù）是切削用量最有效的保證，隻有將（jiāng）兩者有機（jī）地結合起來，才（cái）能充分發揮數控機床的加工效率和加工（gōng）質量（liàng）。

 刀具是機床實現切削加工的直接執行者，刀（dāo）具（jù）的選擇和切削用量的選擇合理與否，不僅影響到被加工零件的質量，甚至可以決定機床功效的發揮和（hé）安全生產（chǎn）的順利進行。所以，在編加工程序時，要選擇合理的刀（dāo）具和（hé）切削用量，不但可以有效提（tí）高切削效率和加（jiā）工質量，還可降低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（le）適應數控機床加工精度、加（jiā）工效（xiào）率、加（jiā）工工序集中及零（líng）件（jiàn）裝夾次數（shù）少等要（yào）求，數控機床對所用的刀具有許多性能的要求，加（jiā）工（gōng）中心用刀具及刀具係統有以下特點：（1）刀片和刀（dāo）柄高度（dù）的通用化（huà）、規則化、係統化；（2）刀片和刀具參（cān）數及切（qiē）削參數的規範化、典（diǎn）型化；（3）刀片或刀具材料及（jí）切削參數與被加（jiā）工工件（jiàn）材料相匹配；（4）刀片或刀具的使用壽命長（zhǎng），加工剛性好；（5）刀（dāo）片及刀柄（bǐng）的定位精度高，刀柄對機床主（zhǔ）軸的相對位置要求（qiú）較（jiào）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（biāo）；（7）刀（dāo）柄的轉位、重（chóng）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、立方氮化硼、金剛石等，其中高速鋼、硬質（zhì）合金、塗層硬質合金在數控加工中（zhōng）的（de）應用（yòng）最廣泛。

 2.2 刀具性能（néng）的比較

 在常用的刀具中，高速鋼、塗層高速（sù）鋼的韌性最好，塗層（céng）硬質合（hé）金的硬度較高，硬質合金刀具層中（zhōng），陶瓷刀具、立方氮化硼、金剛石刀（dāo）具的硬度（dù）更高（gāo）。除特殊材料外，一般不用這幾種材料的刀具（由於其硬度較高刃磨（mó）難度大（dà），而成型刀具切削刃不易鋒利，容易崩刃，通常用於較硬的材料加工）。

 2.3 刀具種類

 數控加工中心常用刀具種類較（jiào）多，根據刀（dāo）具用（yòng）途，可分為輪廓類加工刀具和（hé）孔類加工刀具等。

 2.3.1 輪廓類加工刀具。

 第一，麵銑刀。刀片和刀齒與刀體的安裝方式（shì）有（yǒu）整體焊（hàn）接式，機夾焊接式和可轉（zhuǎn）位式三種，運用（yòng）較多的是可轉位式。當刀片切削刃磨鈍或報廢（fèi）時，可直接在機床上轉位或者更換（huàn）刀（dāo）片，從而大大提高加工效率和（hé）產品質量，根據不同的工件外形不同的機（jī）床性能，選擇適當（dāng）直徑（jìng）大小的刀具（jù）型號使用方便快捷。麵銑刀直徑一般為40～400mm。

 第二，立銑刀（dāo）。立銑刀是數控機床運用的較廣泛的一種刀具，有整體式和鑲刀片式兩（liǎng）種。一般直徑在Φ20mm以下用整體式。直徑在Φ20mm以（yǐ）上多用於（yú）鑲齒式，還有刀尖圓弧式銑刀，多用（yòng）於模具加工，適用於曲麵的大量加工，現（xiàn）在（zài）的（de）硬質合（hé）金立銑刀也可取代鍵（jiàn）槽銑（xǐ）刀作垂（chuí）直進給。

 第三，球頭刀。圓柱形球（qiú）頭銑刀，主要用（yòng）於（yú）模具加工，精加工使用，也有（yǒu）成形和鑲（xiāng）齒兩種。主要用於曲麵加工，其加工表麵質量較高，球（qiú）頭刀中（zhōng）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，鑽頭。加（jiā）工中心常用鑽頭有中（zhōng）心鑽、標準麻（má）花鑽。刀具（jù）材料有高速鋼、硬（yìng）質合金和塗層硬質合（hé）金等。

 第二，鉸刀。有標準高速鋼鉸刀、焊接硬質合金刀（一（yī）般用於定（dìng）做尺寸，深孔鉸刀）、浮動（dòng）鉸刀。

 第三，鏜刀。鏜（táng）刀分為粗鏜刀、精鏜刀（dāo）、浮動鏜刀等。精（jīng）鏜刀采用（yòng）螺絲調節式，每格精度（dù）不同，有0.002mm每（měi）格直徑，也有0.01mm每格直（zhí）徑方向等。

 2.3.3 一些特（tè）殊加工刀具。如T形刀具（jù），開槽（cáo）和切斷用鋸片刀具，燕尾槽成型刀（dāo）具等（děng），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（gōng）能力（lì）、加工材（cái）料的性能、加工工序、切削用量以及其他因素合理（lǐ）地選擇刀具。刀具選擇的總原則（zé）是：刀具選（xuǎn）用最重要的一點就是看性價比，在機床確定（dìng）的條件下，首先考慮加工工件材料的（de）切削性能，參照加工材料的性能（néng）選用價格（gé）最低的刀具，提高效益，降低成本，同（tóng）時也要安裝調整方便，剛性好，耐用度和精（jīng）度高。在滿（mǎn）足加工要求的前提下，盡（jìn）量選（xuǎn）擇（zé）較短的刀（dāo）柄，以提高（gāo）刀具加工剛性。

 在選取刀具時，要使刀具的直徑（jìng）與加工工件的去（qù）除量相適應，平麵周邊輪廓的銑削，用立（lì）銑刀（dāo）；銑削平麵用硬質合金盤銑刀；加工凹凸台時使用（yòng）高（gāo）速鋼立銑刀；加工毛坯麵或孔（kǒng）粗加工時，選用鑲齒硬質合（hé）金玉（yù）米銑刀；立體型麵和變斜角輪廓外形（xíng）的加（jiā）工，常采用球頭刀、環形銑（xǐ）刀、錐（zhuī）形銑刀和（hé）盤銑刀。

 有時候刀具的（de）耐用度和（hé）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（zé）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（yǐ）使整（zhěng）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（xuǎn）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、歸納出比較（jiào）合適的切削用量。

 切削用量主要包括背吃刀量（liàng）和側吃刀量、進給速度和切削速度。從刀具的耐用度考慮，切削用量的選（xuǎn）擇方法是先選背吃刀量，其次是進給速度，最後確定切削速度。下麵（miàn）就（jiù）筆者在平時的工作中遇到的加工參數進行分析：

 第一，在（zài）機床型號為DMC635V的機床，加工厚度為20mm，材料（liào）為12Cr2Mo的工件上鑽Φ1.2mm的通孔。刀具選擇：Φ1.2mm的高速鋼鑽頭，注意鑽頭（tóu）切削刃是否均（jun1）勻對（duì）稱。

 背吃（chī）刀（dāo）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（xiàn）加工工藝要求，順利完成加工任務。

 第二，在VMC1250型號機（jī）床上，加工材料為5CrNiMo熱鍛模具，調質硬度為500HBW的狹長槽，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（de）牛鼻刀，刀具長（zhǎng）度為250mm鑲齒硬質（zhì）合金刀。

 背吃刀量：0.1mm

 進給速度（dù）：Vf＝1800mm。

 切削速度：n＝3000mm/min，采用順銑的加工方法。

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

 第（dì）三，在VMC1250型號機床（chuáng）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（kǒng），考慮加工成本核算和加工效率。

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

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝10mm/min。

 切削速度（dù）：n＝180r/min。

 鑽頭在刃磨較好的情況（kuàng）下，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（gè）孔。

 方案3：刀具選擇：Φ10mm硬質合金（jīn）塗層鑽頭，每支630元（yuán）。

 背吃刀量：一次鑽通。

 進給速度：Vf＝90mm/min。

 切削（xuē）速度：n＝1200r/min。

 鑽頭一次最多鑽約2000個孔。這也充分地說明，使用價格（gé）高的好刀具，不一定就提高加工成本，效率的提高和數（shù）量的增加，恰恰是效益的增加。

 5、結（jié）語

 隨（suí）著數控加工中心機床的發展，加工工藝要求的不斷提高，數控加工的（de）方法也更加多樣化，從簡（jiǎn）單的手工（gōng）編程到複雜的曲麵軟件編程，同時對切削刀（dāo）具的要求也更加精（jīng）確（què）、多樣。在某（mǒu）些加工環節（jiē），實現了（le）加工工藝（yì）的要求就是任務（wù）完成，而有些加工生產（chǎn）任務，是講（jiǎng）質量、講（jiǎng）效益、講效率的。隻有合理地選擇切削刀具（jù）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。