淺析如何選擇數(shù)控銑加工的刀具和切削用量

練向兵

摘 要：在借助CAM軟件進(jìn)行編程的過(guò)程中，數(shù)控銑刀具的選擇和切削用量的確定是十分重要的，它是提高加工質(zhì)量和加工效率的關(guān)鍵。基于此，探究了數(shù)控銑加工中刀具選擇以及切削用量的設(shè)定問(wèn)題，從而為提高數(shù)控銑加工質(zhì)量提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑；自動(dòng)編程；刀具；切削用量

中圖分類號(hào)：TG547 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.120

隨著社會(huì)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床得到了廣泛應(yīng)用，人們對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量與種類有著越來(lái)越高的要求。為了滿足這一要求，選擇正確、合理的刀具以及切削量至關(guān)重要。現(xiàn)階段內(nèi)，數(shù)控銑加工是不可缺失的數(shù)控技術(shù)，配備了CAM的自動(dòng)編程，在具體操作軟件時(shí)，對(duì)刀具的選擇尤為重要。選擇合適的刀具，不僅能夠帶來(lái)最佳的切削用量，以此來(lái)縮短工時(shí)、降低生產(chǎn)成本、提高工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量，同時(shí)，也能夠保障機(jī)床安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。以下就刀具與切削用量的合理選擇展開(kāi)論述。

1 數(shù)控銑刀的工藝特性

從刀具類型來(lái)看，數(shù)控銑加工包含了孔加工以及銑削類的刀具。在加工時(shí)，銑削的流程是較復(fù)雜的。為了順利加工，數(shù)控銑加工也配備了多樣的刀具種類。從結(jié)構(gòu)本體來(lái)看，數(shù)控銑刀包含了整體性的、鑲嵌式及特殊式三類的刀具，從材質(zhì)來(lái)看，包含了合金硬質(zhì)的、金剛石及高速鋼刀具。從切削標(biāo)準(zhǔn)看，又可分成平端式的、圓角式及球頭的銑刀。

從加工角度來(lái)看，數(shù)控加工應(yīng)能在根本上提升精確度，確保最優(yōu)的加工實(shí)效。同時(shí)，還需縮減附帶性的刀具損耗。對(duì)于數(shù)控機(jī)床，需要判斷機(jī)床的耐久性及剛度，依照設(shè)定好的指標(biāo)來(lái)具體判定。具體來(lái)看，選取刀具的規(guī)格應(yīng)當(dāng)吻合總體的刀具剛性，優(yōu)選切削用量較大的刀具。依照切削量來(lái)適當(dāng)調(diào)整，優(yōu)選耐久性最佳的刀具類型。具體在加工時(shí)，還需判斷刀具表層是否遭受到磨損。如果因磨損影響到了精度，則應(yīng)替換為其他類刀具。及時(shí)查看銑刀的偏差，優(yōu)選最佳耐久性的銑刀用來(lái)加工。這樣做符合了高層次的加工指標(biāo)。

2 適當(dāng)?shù)毒叩倪x取

機(jī)械加工當(dāng)中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，可以明顯提升加工效率。與傳統(tǒng)加工比較而言，數(shù)控加工更加強(qiáng)調(diào)了加工的質(zhì)量和速度，需要使用計(jì)算機(jī)來(lái)調(diào)整刀具的位置，從而保證加工過(guò)程當(dāng)中的持續(xù)、快速加工。當(dāng)前數(shù)控銑加工當(dāng)中的刀具包括銑削刀具以及孔加工刀具，如圖1所示。

針對(duì)數(shù)控加工，選取刀具的過(guò)程中應(yīng)符合剛性需要，在此基礎(chǔ)上再實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)。通常而言，可設(shè)置為分層式的銑削用來(lái)加工，依照設(shè)定好的編程進(jìn)行。然而，如果銑刀留出了較大的余量，則還需重新篩選更大直徑的刀具。銑刀要具備優(yōu)良的耐久性，避免防控表層刀具的損毀。更換刀具時(shí)，還需實(shí)時(shí)調(diào)整原先的刀具位置。銑刀的選擇要符合新式數(shù)控加工的總體要求。選擇加工時(shí)，程序員需要選取最佳型號(hào)的刀具。在開(kāi)始加工前，應(yīng)綜合判定工件材質(zhì)、機(jī)床的特性、切削加工的流程、切削用量等。優(yōu)選耐久、精確的刀具，可便于實(shí)時(shí)加工調(diào)整。具體而言，針對(duì)多類型刀具設(shè)定了以下選擇方式。

2.1 銑削刀具

銑削刀具適合用來(lái)制作曲面式的零件。具體加工時(shí)，刀具的切削應(yīng)當(dāng)吻合精確的加工輪廓，這樣即可控制工件輪廓及刀刃的切割。通常狀態(tài)下，可選取球頭刀，如果設(shè)定了粗加工，則可選取雙刃式的銑刀。精細(xì)式的加工可設(shè)置四刃式的數(shù)控銑刀。某些情況下，銑刀有著較大的表層面積。為了避免粗糙，通常選取盤(pán)狀的鑲嵌式刀具。遇到銑加工過(guò)程中的臺(tái)階面或是較小平面時(shí)，優(yōu)先選通用式的銑刀。對(duì)于鍵槽位置，可選取雙刃的加工銑刀。

2.2 孔加工類的刀具

要設(shè)定以下的選擇規(guī)則：通常而言，數(shù)控式的孔加工都無(wú)需配備鉆模。切削條件若處于不利的狀態(tài)下，鉆頭剛性也是較差的。此時(shí)，鉆孔深度及鉆頭直徑的比值可設(shè)置為5.開(kāi)始鉆孔之前，先要確認(rèn)中心鉆的精確位置，符合定位的精度。鉸孔選取了浮動(dòng)式的刀具，前期還需經(jīng)過(guò)倒角；后期的鏜孔步驟中，選取了鏜刀的對(duì)稱性刀頭，這樣做可減小平衡性的振動(dòng)。刀桿設(shè)置為短粗的形態(tài)，避免切削帶來(lái)的振動(dòng)。

2.3 其他刀具

要注意確保刀具的精度。優(yōu)選耐久且精確的銑刀種類，防止刀具表層的損毀。這是因?yàn)楸韺訐p毀后的刀具將很難順利切削，進(jìn)而減緩了切削速度。刀具被更換后，還需再次調(diào)整。銑刀要具備優(yōu)良的可替換性，縮短換刀消耗的時(shí)間。切削過(guò)程應(yīng)確保不耗費(fèi)更長(zhǎng)的總時(shí)間。從數(shù)控機(jī)床的情況來(lái)看，要設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)式的銑加工操作。

3 切削用量的設(shè)定

從機(jī)床本身來(lái)看，切削選用的刀具、加工的原材料、切削用量都被看作核心點(diǎn)，是不可忽視的。設(shè)置切削用量時(shí)，要遵照以下指標(biāo)來(lái)設(shè)定用量：對(duì)于特定的刀具，應(yīng)確保符合設(shè)置好的粗糙度以及刀具精確度，以滿足切削性能。在刀具加工的流程內(nèi)，也應(yīng)適當(dāng)配備各規(guī)格的刀具。此外，還應(yīng)正確應(yīng)用刀具，在根本上降低數(shù)控成本，確保優(yōu)質(zhì)的加工切削質(zhì)量。在各個(gè)切削階段內(nèi)，都要選用最合適的切削刀具總量，降低總體的切削成本。

3.1 確定切削深度

由于機(jī)床類型、加工材料存在著明顯的區(qū)別，在確定切削深度時(shí)，也需要做好匹配工作。工作人員確定切削深度時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體條件，比如加工材料、機(jī)床類型以及加工刀具等進(jìn)行切削。通常情況下，粗加工時(shí)可以加深切削深度，這樣就能夠通過(guò)一次切削切掉更多的材料，前提條件是要保證刀具剛度滿足標(biāo)準(zhǔn)，避免因?yàn)榈毒叩膭偠忍突虿牧虾穸冗^(guò)厚而發(fā)生切不斷的問(wèn)題。切削時(shí)需要讓刀口朝里，防止刀刃與機(jī)床的金屬物直接接觸。如果刀具剛度降低、材料太厚或沖擊荷載較大，則應(yīng)適當(dāng)減小切削深度，從而準(zhǔn)確改進(jìn)切削，最大限度地避免造成刀具損傷。除此之外，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)加工余量來(lái)合理確定切削深度，如果余量小，就需要減小切削深度，從而防止浪費(fèi)資源，并保證加工效率以及加工質(zhì)量。通常情況下，切削深度為0.05～1.0 mm，半精加工的深度是1～3 mm。工作人員應(yīng)當(dāng)在此范圍當(dāng)中結(jié)合具體條件來(lái)靈活調(diào)整。

3.2 設(shè)定切削速度

在銑削加工步驟中，刀具的耐用狀態(tài)密切關(guān)系到切削速度，二者是不可分割的。確定切削速度時(shí)，需要衡量綜合性的吃刀量、銑削的總齒數(shù)、側(cè)面的吃刀量。其中，如果設(shè)定了較多的銑加工齒數(shù)，則與之相應(yīng)的刀刃負(fù)荷以及切削時(shí)的熱能都會(huì)增加，刀具也會(huì)遭受到更快的磨損。由此可見(jiàn)，如果要從根本上提升切削時(shí)速，則需要優(yōu)選最耐用的一類刀具，并延長(zhǎng)刀具的直徑，改善刀具切削時(shí)的散熱狀態(tài)。

3.3 設(shè)定進(jìn)給速度

在數(shù)控機(jī)床中，進(jìn)給速度被看作必要參數(shù)。在加工時(shí)，確定精確的進(jìn)給速度就要參照工件精確度及粗糙程度，經(jīng)過(guò)綜合考慮再設(shè)定合適的進(jìn)給速度。一旦選取了較慢或較快的進(jìn)給速度，則機(jī)床剛性就會(huì)表現(xiàn)出制約性。針對(duì)工件邊框，加工至拐角處時(shí)，有必要減慢原先的進(jìn)給速度。這樣做是為了避免不適當(dāng)?shù)倪吙蚣庸?。制作工件時(shí)，應(yīng)確保短時(shí)加工出合適的工件產(chǎn)品。對(duì)于回程的刀具，最好設(shè)定較快的進(jìn)給速度，這符合編程的情況。

3.4 確定側(cè)邊的吃刀量

要想確保加工質(zhì)量，就要妥善確定側(cè)面及背側(cè)的吃刀量。在設(shè)定好的剛度條件下，要適時(shí)增加背向吃刀的余量。針對(duì)零件側(cè)邊，可適當(dāng)減少總體的走刀次數(shù)。從粗糙度來(lái)看，數(shù)控銑的工序包含了粗銑、半精銑及精銑這樣三類。具體來(lái)看，可分別設(shè)置為0.3 mm、1.5 mm以及0.5 mm的側(cè)向吃刀深度，也可結(jié)合實(shí)情靈活調(diào)整。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在數(shù)控銑加工編程步驟中，應(yīng)確保刀具的匹配性，選擇最適當(dāng)?shù)那邢饔昧浚@是數(shù)控加工范圍內(nèi)的要點(diǎn)。從目前的情況看，數(shù)控銑加工仍未得到完善，有待長(zhǎng)期改進(jìn)。在未來(lái)的實(shí)踐中，還需繼續(xù)摸索，服務(wù)于數(shù)控加工總體質(zhì)量的提升。本文針對(duì)數(shù)控銑削的特點(diǎn)，探討了銑削加工中選擇刀具的方式以及切削用量的設(shè)定，僅供參考。

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〔編輯：張思楠〕