數(shù)控加工中心刀具和切削用量的選擇探討

胡慧

摘 要：刀具是機(jī)床實(shí)現(xiàn)切削加工的直接執(zhí)行者，刀具的選擇以及切削用量的控制是否合理，不僅會(huì)是加工零件的質(zhì)量受到影響，還會(huì)是機(jī)床的功效發(fā)揮受到一定程度的影響，從而無法順利、安全的進(jìn)行生產(chǎn)。在對(duì)加工的程度進(jìn)行編寫的過程中，要合理的配制刀具和切削用量，這樣不僅可以使切削加工的質(zhì)量與效率得到有效的提升，還可以有效控制生產(chǎn)成本，使企業(yè)獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工中心;刀具選擇;切削用量

引言：現(xiàn)在很多CAD軟件中都包含了自動(dòng)編程功能，這些軟件都是子啊編程界面顯示以工藝規(guī)劃相關(guān)的參數(shù)，比如，刀具的選擇、加工流程的規(guī)劃、切削用量等，編程人員只需要進(jìn)行對(duì)應(yīng)參數(shù)的設(shè)置就好了，軟件會(huì)自動(dòng)生成NC程序，并將其傳輸至數(shù)控機(jī)床加工中心完成零件的加工。由此，我們可以知道數(shù)控加工過程中，刀具選擇與切削量的確定是子啊人機(jī)交互的狀態(tài)下進(jìn)行的，與普通的數(shù)控機(jī)床加工方式有一定的差異，編程人員子啊選擇刀具和切削用量時(shí)，一定要掌握其基本原則，在進(jìn)行編程的過程中，要充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)。下面本文就對(duì)數(shù)控加工中心，刀具和切削用量的選擇進(jìn)行相關(guān)的分析，探討參數(shù)選擇和確定的原則與方法。

1.數(shù)控加工常用刀具的種類及特點(diǎn)

數(shù)控加工刀具的選擇，首先要能夠滿足數(shù)控機(jī)床高速、自動(dòng)化生產(chǎn)的特點(diǎn)，一般包括通用刀具、通用連接刀柄、少量專用刀柄。刀柄需要與刀具連接并將其裝在機(jī)床動(dòng)力部位?，F(xiàn)階段刀具的選擇已經(jīng)逐漸的走向的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的也出現(xiàn)了多種分類方式。按照刀具的結(jié)構(gòu)可以將刀具分為整體式;鑲嵌式、;焊接或機(jī)夾式，機(jī)夾式有包含了不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位這兩種;還有特殊式的刀具比如復(fù)合刀具，減震刀具等。如果按照刀具制造材料來進(jìn)行劃分，又可以將其劃分為高速鋼刀具;硬質(zhì)合金刀具;金剛石刀具;以及其他材料的刀具比如陶瓷刀具等。如果按照切削的工藝來進(jìn)行劃分的話，又可以將其劃分為車削刀具，其中包含有外圓、內(nèi)孔、螺紋等多個(gè)種類;鉆削刀具，其中包括鉆頭、鉸刀等多個(gè)種類;其次還有鏜削刀具等。為了能夠使刀具滿足數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定、易調(diào)、可換的要求，近幾年數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)中大多使用機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀具，高類型刀具的使用率十分高。數(shù)控機(jī)床使用的刀具與普通的機(jī)床有很大的差異，主要表現(xiàn)在這幾個(gè)方面：

第一，剛性好，尤其是對(duì)于一些粗加工的刀具，高精度，抗振性能高，不易受熱變形。

第二，換刀操作十分便捷。

第三，壽命較長(zhǎng)、工作性能穩(wěn)定、可靠。

第四，尺寸調(diào)節(jié)十分便捷，可以有效降低刀具調(diào)整的時(shí)間。

第五，刀具能夠及時(shí)的處理斷屑或者卷屑，便于清理切屑。

第六，刀具的管理和編程十分便捷。

2.數(shù)控加工刀具的選擇

刀具的選擇需要在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下完成 ，首先要考慮到機(jī)床的加工能力、零件加工材料的特性，加工程序，切削用量等有關(guān)的因素，其次還需要對(duì)配套的刀柄進(jìn)行選擇。其次是，要考慮刀具選擇的原則，要確保刀具的安裝以及調(diào)整操作的便捷性，刀具的剛性、耐用度以及精度都需要嚴(yán)格的控制。在確保符合加工需求的前提之下，盡量選擇刀柄較短的刀具，這樣可以使刀具的加工剛性得到提升。在選取刀具時(shí)，需要注意一個(gè)問題，要確保刀具的尺寸與被加工零件的表面尺寸是相符的，在數(shù)控加工中，我們常常采用的方式是立銑刀，銑削平面時(shí)，應(yīng)該選用硬質(zhì)的合金刀片，加工凸臺(tái)，凹槽時(shí)可以選用高速剛立銑刀，加工毛坯表面的零件或者是粗加工的零件時(shí)，可以選擇鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀;對(duì)于一些立體的或者是便斜角的輪廓外形的零件加工，在選擇刀具是可以使用球頭銑刀，或者是環(huán)形、錐形、盤形銑刀。由于球頭刀具的端部切削度為零因此在對(duì)自由曲面的零件進(jìn)行加工時(shí)，為了保障其加工的精度，在選擇切削的行距時(shí)，需要將其密度控制小一些。平頭刀具不管獅是在零件的表面加工或者是切削加工方面都比球頭刀具好，因此在確保切削工藝符合要求的條件下，不管是曲面粗加工還是精加工，最好都優(yōu)先考慮使用平頭刀具。另一方面，刀具的耐用度與精度是決定刀具加工的一個(gè)很重要因素，雖然我們選擇性能較好的加工刀具，在一定程度上加大了刀具的成本，但是由此帶來的加工質(zhì)量與加工效率提升成果卻是十分可觀的?？梢酝ㄟ^提高加工的質(zhì)量與效率來彌補(bǔ)刀具購(gòu)置成本高的問題。各種刀具分別裝在刀庫(kù)上，按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和換刀動(dòng)作。因此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄，以便使鉆、鏜、擴(kuò)、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具，迅速、準(zhǔn)確地裝到機(jī)床主軸或刀庫(kù)上去。編程人員應(yīng)了解機(jī)床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍，以便在編程時(shí)確定刀具的徑向和軸向尺寸。

3.切削量的

合理選擇切削用量的原則是，粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(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。

（1）切削深度t。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，切削深度就等于加工余量，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---定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加加工余量課略小于普通機(jī)床。

（2）切削寬度。一般切削寬度與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中，一般切削寬度的取值范圍為： L= （0.6～0.9） d。

（3）切削速度。提高速度也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施，但速度與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著切削速度的增大，刀具耐用度急劇下降，故切削速度的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時(shí)，切削速度可采用8m/min左右;而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí)，切削速度可選200m/min以上。

（4）主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度來選定。計(jì)算公式為：式中，d為刀具或工件直徑（mm）。數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(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。進(jìn)給速度應(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。進(jìn)給速度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)，進(jìn)給速度可選擇得大些。在加工過程中，進(jìn)給速度也可通過機(jī)床控制面板.上的修調(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)性能等的限制。

結(jié)束語：數(shù)控機(jī)床加工生產(chǎn)中，在確定了加工工藝的情況之下，加工刀具和切削用量的合理控制是數(shù)控加工生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。可以確保數(shù)控加工生產(chǎn)的效率與加工質(zhì)量，切削用量的合理選擇可以確保切削刀具的性能能夠得到良好的發(fā)揮，充分展現(xiàn)數(shù)控機(jī)床加工的效率與質(zhì)量。

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