刀具及切削用量在數(shù)控加工中的合理選用

王豫浙

（鶴煤技師學(xué)院 實(shí)習(xí)科，河南 鶴壁 458000）

現(xiàn)如今，CAD/CAM軟件包幾乎都是可以提供自動(dòng)編程的服務(wù)，類似的軟件的都會(huì)在編程的界面中提供工藝規(guī)劃的相關(guān)問題，像切削用量設(shè)定、刀具選擇、加工路徑規(guī)劃等，因此現(xiàn)在的編程人員，只需將先關(guān)的數(shù)據(jù)和參數(shù)輸入后則可以自動(dòng)形成數(shù)控程序并且傳輸至數(shù)控機(jī)床加工完成。在實(shí)踐中，很顯然的是刀具選擇和切削用量確定是人機(jī)的有效配合而完成，這就是與普通的機(jī)場加工不同之處，也是優(yōu)勢所在。以此同時(shí)，掌握刀具選擇和切削用量確定是作為編程人員必須要掌握的基本原則。在編程時(shí)充分考慮數(shù)控技術(shù)加工的特點(diǎn)，正確選擇刀具及切削用量。

1 數(shù)控加工常用刀具的種類及特點(diǎn)

數(shù)控加工的特點(diǎn)是高速、高效以及自動(dòng)化程度高，所以刀具的選擇要符合其特點(diǎn)。包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄（刀柄要聯(lián)結(jié)刀具并安裝在機(jī)床動(dòng)刀頭上）。

1.1 數(shù)控刀具的分類方法

根據(jù)刀具的結(jié)構(gòu)、材料以及切削工藝可分為諸多類別，在結(jié)構(gòu)上分：整體式、鑲嵌式和特殊形式；如果選擇焊接或機(jī)夾式聯(lián)結(jié)的話，機(jī)夾式又分不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；在材料上的分為高速鋼、硬質(zhì)合金、金剛石和其他材料的刀具。切削工藝上分為車削刀具（分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切割刀具等）、鉆削刀具（包括鉆頭、絞刀、絲錐等）、鏜削刀具、銑削刀具等。數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具有一系列的要求，耐用、穩(wěn)定、易調(diào)、可換等，為了符合這些要求，最近幾年夾式可轉(zhuǎn)位刀具被廣泛使用，占整個(gè)數(shù)控刀具的30%～40%，金屬切除量占總數(shù)的80%～90%。

1.2 數(shù)控刀具與普通機(jī)床上所用刀具相比，主要有以下特點(diǎn)

（1）剛性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及熱變形??；（2）互換性好，便于快速換刀；（3）壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；(4）刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時(shí)間；（5）刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇迹岳谇行嫉呐懦?；?）系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理。

1.3 數(shù)控加工刀具的選擇

在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行選擇刀具，選擇時(shí)應(yīng)注意機(jī)床的加工能力，工序，材料等有關(guān)的因素。不論怎么選擇都不可以脫離總原則，即安裝調(diào)整方便，耐用，精度高。選取時(shí)還要注意道具的尺寸要和工件的尺寸一致。在選擇刀柄時(shí)要在能夠滿足加工要求的條件下選擇短的刀柄，這樣可以提高刀具的剛性。砸死生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會(huì)選用立銑刀對(duì)平面零件的周邊輪廓進(jìn)行加工。銑削平面用硬質(zhì)合金銑刀，凸臺(tái)、凹槽則用高速鋼立銑刀，毛坯表面或粗加工孔選取的則是鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀。立體型面和變斜角輪廓外形加工時(shí)一般選用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。因?yàn)榍蝾^刀具端部的切削速度為零，所以，在加工自由曲面（模具）時(shí)，為了確保加工精度，切削行距基本上實(shí)用頂端密距，故球頭常用于曲面的精加工。平頭刀具不管是表面加工質(zhì)量還是切削效率都比球頭刀要優(yōu)越，所以曲面的粗加工也，精加工也好，只要保證不過切，平頭刀都是最好的選擇。刀具的刃磨、測量和更換基本上都是人為進(jìn)行，合理有效的安排刀具的排列順序可以減少輔助時(shí)間。應(yīng)遵循以下要求：（1）刀具數(shù)量盡量減少；（2）一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工步驟；（3）粗精加工的刀具應(yīng)分開使用（即使是相同尺寸規(guī)格的刀具）；（4）先銑后鉆；（5）先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；（6）應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。

2 加工過程中切削用量的確定

2.1 合理選擇切削用量的原則

粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，同時(shí)也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。

2.2 具體要考慮的因素

（1）切削深度t。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。（2）切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過程中，一般L的取值范圍為：L=（0.6～0.9）d。 （3）切削速度 V。 另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，如用立銑刀銑削合金鋼時(shí)，可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí)，V可選用20m/min以上。（4）主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度V來選定。計(jì)算公式為：V=Πnd/1000。數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速倍調(diào)（倍率）開關(guān)，可在加工過程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。（5）進(jìn)給速度VF。VF應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。VF的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時(shí)，VF可選擇得大些。在加工過程中，VF也可通過機(jī)床控制面板上的倍調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整，但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能的限制。

3 結(jié)束語

在實(shí)際生產(chǎn)中數(shù)控機(jī)床被大范圍使用，量化生產(chǎn)線的形成，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問題之一。在數(shù)控程序的編制過程中，刀具的選擇和切削用量的確定要在編程人員和機(jī)器的配合下完成。所以，編程人員必須熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)和理論，這樣才能確保零件在加工中的質(zhì)量和效率，數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而有效的提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)水平。

[1]陳建中.數(shù)控機(jī)床程序編程的工藝處理應(yīng)用及其研究[J].科協(xié)論壇.2007,09.

[2]馬麗芳.數(shù)控編程的技術(shù)要求與實(shí)例[J].發(fā)展,2008,03.