数控加（jiā）工中心刀具和切削用（yòng）量的选择探讨

数控（kòng）机床加工生产中，在加工工艺确定的情况（kuàng）下，加工刀具和切削（xuē）用量的合理选择是数控加（jiā）工生产的重要环节，是保证数控加工生产效率和表面加工质量的重要保证。合理选择切削用量是（shì）切削刀具充分发挥性能的保障，合理选择切（qiē）削刀具是切削用量最有（yǒu）效的保证（zhèng），只有将两者有机地结合起来，才能充（chōng）分发挥数控机（jī）床的加工效率和加（jiā）工质量。

 刀具是机床实现切削加工的直接（jiē）执（zhí）行（háng）者，刀具的选择和切削用量的选择合理与否，不仅影响到被加工零件的质量，甚至可以决定机床功效（xiào）的发（fā）挥和安全生产的顺利进行。所（suǒ）以，在编加工程序时（shí），要（yào）选择合理的刀具和切削用量，不但可以有效提高切削效率（lǜ）和加工质量，还可降低成本（běn）以获（huò）得（dé）最佳经济效益。

 1、加工中心（xīn）用刀具的基本特征

 为了适应数控机床加工精度、加工效率、加工工序集中及零件装夹次数少等要求，数控机床对（duì）所用的刀（dāo）具有许多性（xìng）能的要求，加工中心用刀具及刀具系统有以（yǐ）下特点：（1）刀片和刀柄高（gāo）度的通用化、规则化、系统化；（2）刀片和刀具参数及切削参（cān）数（shù）的规范化（huà）、典型化；（3）刀片或刀具材料及（jí）切削参数与被（bèi）加工工件材料相匹配；（4）刀片或刀具的使（shǐ）用寿命长，加工（gōng）刚性好；（5）刀片及刀柄的定（dìng）位（wèi）精度高，刀柄对（duì）机床主轴（zhóu）的相对位置要求较高；（6）刀柄须有较高的强度、刚度（dù）和耐磨性，刀柄及刀具系统的重量（liàng）不能超标；（7）刀柄的转位、重装和重复定位精度要求高。

 2、加工中心用刀具（jù）材料

 2.1 常（cháng）用（yòng）刀具材料

 常（cháng）用数控刀具材料有高速钢、硬质合（hé）金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石（shí）等，其中高速（sù）钢、硬质合金（jīn）、涂层硬质合金在数控加（jiā）工中的应用最广（guǎng）泛。

 2.2 刀具性能的比较

 在常用的刀具（jù）中，高速钢、涂层高速钢（gāng）的韧性最好，涂层硬质合金的硬度较高，硬质合金（jīn）刀具层中，陶瓷刀具、立方氮化硼、金刚石刀具的硬度更高。除特（tè）殊材料外，一般不用这几（jǐ）种（zhǒng）材料的刀具（jù）（由于其硬度较高刃磨难度（dù）大，而成型刀具切削刃不易锋利，容易（yì）崩刃，通常用于较硬的材料加（jiā）工）。

 2.3 刀具种类

 数控加工中心（xīn）常用（yòng）刀具种类较多，根据刀具用途，可分为（wéi）轮廓（kuò）类加工刀具和孔类加工刀具等。

 2.3.1 轮廓类加工刀具。

 第一，面铣刀。刀片和刀（dāo）齿与刀体的（de）安装方式有整体焊接式，机夹焊接式和可转位式三种，运用较多（duō）的（de）是可转位式。当刀片切削刃磨钝或报废时，可直接在机床上转位或者更换刀片，从而大大提高加工（gōng）效率和产（chǎn）品质量，根（gēn）据不同的工件外形不同的机床性能，选择适当直径大小（xiǎo）的（de）刀具型号使用方便快（kuài）捷。面铣刀直径一般为40～400mm。

 第（dì）二，立铣刀（dāo）。立铣刀是数（shù）控机床（chuáng）运用的较广泛的一种刀具，有整体式和镶刀片式两种。一般直径在（zài）Φ20mm以下用整体式。直径在Φ20mm以上多用于镶齿式，还有刀（dāo）尖（jiān）圆弧式铣刀，多用于模具加工，适用于曲面的大量加工，现在（zài）的硬质合金立铣刀也可取代（dài）键槽铣刀（dāo）作垂直进给。

 第（dì）三，球头刀。圆柱形球头铣刀，主要（yào）用（yòng）于模具加工，精加工使用，也有成形和镶齿两种。主要用于曲面加（jiā）工，其加工表面质量（liàng）较高，球头刀中心切削速度（dù）为零。球头刀具不适用于平面铣削。

 2.3.2 孔类加工刀具。

 第一，钻头。加工（gōng）中心常用钻头有中心（xīn）钻、标准麻花钻。刀具材料有高速钢、硬（yìng）质（zhì）合金和涂层硬质合金等。

 第二，铰刀（dāo）。有标准高速钢（gāng）铰刀、焊接硬质合金刀（一（yī）般用于定做尺寸，深孔铰刀）、浮（fú）动铰刀。

 第三，镗刀。镗刀分为粗镗刀、精（jīng）镗刀、浮动镗刀等。精镗刀采用螺丝调节式，每格精度不同，有0.002mm每格直径，也（yě）有0.01mm每格直径（jìng）方向等（děng）。

 2.3.3 一些特（tè）殊（shū）加工刀具。如T形刀具，开槽和切断用锯片刀具（jù），燕尾槽成型刀具等，使用频率较低。

 3、加工中心刀具选择原则

 应根（gēn）据（jù）机床的加工能力、加工材料的性能、加工工序、切削用量以及其他因（yīn）素合理地选择刀具。刀具选择的总（zǒng）原（yuán）则是：刀（dāo）具选用（yòng）最重要的一点就是看性价比，在机床确定的条件下，首先考虑加工（gōng）工件材（cái）料的切削性能，参照加工材（cái）料（liào）的性能选用价格最低的刀（dāo）具，提高效益，降低成本，同时（shí）也要安装（zhuāng）调整方便，刚性好，耐用（yòng）度和精度高。在满足加工（gōng）要求的前提下，尽（jìn）量选择较短的刀柄，以提高刀具加工刚性。

 在选取（qǔ）刀具时，要使（shǐ）刀具的（de）直径与（yǔ）加工工件的（de）去除量相适应，平面周边轮廓的铣削，用立铣刀；铣削平面（miàn）用硬质合金盘铣刀；加工凹凸台时使用高速钢立铣刀；加工毛坯面或孔粗加工时，选用镶齿硬质合金（jīn）玉米（mǐ）铣刀（dāo）；立（lì）体型（xíng）面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头刀（dāo）、环形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀。

 有时候刀具的耐（nài）用度和精（jīng）度与刀具价格（gé）关系极大，必须注意的是，在有些情况下，选择价格较高的（de）好刀具，但（dàn）是好的刀具带来加工效率和加工质量的提高，则可以使整个加工成本大大（dà）降低。

 4、切削（xuē）用量选择

 在数控加工中，切削用量的选用是最为关键的环节，它直接影响加工效率和加（jiā）工质量的提高。合理（lǐ）地选择切削用量需要理论和实践相结合，在实践中不断摸索实验，才能更好地总结、归纳出比（bǐ）较合适的切削用量。

 切削用（yòng）量主要包括背吃刀量和侧吃刀量、进给速度（dù）和切削速度。从刀（dāo）具（jù）的耐用度考虑，切削用（yòng）量的选择方法是先选背吃（chī）刀量，其次是进给速度，最后确定切削速度。下面就笔者在平时的工作中遇到的加工参数进行分析：

 第一（yī），在机床型号为DMC635V的机床，加工厚度为20mm，材（cái）料为12Cr2Mo的工件上钻Φ1.2mm的通孔。刀具选（xuǎn）择：Φ1.2mm的高速钢钻头，注意钻（zuàn）头切削刃是否（fǒu）均（jun1）匀对称。

 背吃刀（dāo）量：每钻深0.5mm提刀排屑法。

 进给速度：Vf＝5mm/min。

 切削速度：n＝5000mm/min。

 实现加工工艺要求，顺利完成加（jiā）工任务。

 第二，在VMC1250型号（hào）机床上，加工材料为5CrNiMo热锻模具，调质硬度（dù）为500HBW的狭（xiá）长槽，深度为（wéi）170mm的工件精加工，加工余量为单边0.1～0.15mm。刀（dāo）具选择：Φ20mmR5的牛鼻刀，刀具长度为250mm镶（xiāng）齿硬质合金刀。

 背（bèi）吃刀量：0.1mm

 进给速度：Vf＝1800mm。

 切削速度：n＝3000mm/min，采用（yòng）顺铣的加工方法。

 程序开头加G64连续加工指令，顺利完成加（jiā）工生产任务，并保证较（jiào）好的加工光洁度，得到用户的肯定。

 第三，在VMC1250型号机床在685钢板调质（zhì）硬度在460HBW，厚度8mm的钢（gāng）板（bǎn）上钻672个Φ10的阵列通孔，考虑加工成本（běn）核算和加工效率。

 方案1：刀具选择（zé）：Φ10mm优质（zhì）高速钢钻头，每支46元。

 背吃刀量：一次钻通。

 进给速度：Vf＝10mm/min。

 切削（xuē）速度：n＝180r/min。

 钻头在刃磨较好的情（qíng）况下，一次最（zuì）多（duō）钻20多个（gè）孔。方案2：刀具选择：Φ10mm硬质合金钻头，每支360元（yuán）。

 背吃刀量：一（yī）次钻通。

 进给速度：Vf＝30mm/min。

 切削速度（dù）：n＝600r/min。

 钻头一次最多钻（zuàn）500左右个孔。

 方（fāng）案3：刀（dāo）具选择：Φ10mm硬质合金涂层钻头，每支630元。

 背（bèi）吃刀量：一（yī）次钻（zuàn）通。

 进给速度：Vf＝90mm/min。

 切削速度（dù）：n＝1200r/min。

 钻头一次最（zuì）多钻约2000个孔。这也充分地说明，使用价（jià）格高的好刀具，不（bú）一（yī）定就提高加工（gōng）成本，效率的提高和数量的增加（jiā），恰恰是效益的增加（jiā）。

 5、结语

 随着数控加工（gōng）中心机床的发展，加工（gōng）工艺要求的（de）不断提高，数控加工的方法也更加多（duō）样（yàng）化，从简单的手工编程到复杂的曲面软件编程，同时对切削刀具的要求也更加精确、多样。在某些加工环（huán）节（jiē），实（shí）现了加工工艺的要求就是任务完成，而有些加工生产任务，是讲质量（liàng）、讲效益、讲效率的。只有合理（lǐ）地选择切削刀具和切削用量，才（cái）能保证任务的顺利完成，同时也使效益最大化。