研究如何選擇數(shù)控銑加工的刀具和切削用量

摘要：現(xiàn)代化背景下，各項技術飛速發(fā)展，社會對數(shù)控加工有了更高的要求，需要更快的加工速度、更精準的加工細節(jié)、更簡便的操控系統(tǒng)、更多樣的功能等。銑削工藝是數(shù)控加工中較為復雜的內容，其影響因素較多，技術難度也更大。在進行數(shù)控銑加工時，需要通過CAM或者是CAD等軟件包進行數(shù)控編程，其中涉及到了刀具選擇、加工路徑及切削用量等多個方面的內容，所以說數(shù)控銑加工的質量受銑加工刀具及切削用量的影響非常大，所以相關人員應重視這一方面的研究?；诖?，本文簡單介紹了數(shù)控銑加工的內容，總結了數(shù)控銑加工中刀具的種類及選擇的方法，同時總結了數(shù)控銑加工切削用量相關內容的設計方法，希望為更深入的研究做出貢獻。

關鍵詞：數(shù)控銑加工;刀具;切削用量

0 ?引言

數(shù)控銑加工是一種現(xiàn)代加工技術，其運用多種先進技術，將機械加工技術與電子計算機相關技術進行有機融合，在解放生產力的同時提高了生產效率，促使零件加工向精細化、智能化、標準化以及模塊化方向發(fā)展，對我國工業(yè)的發(fā)展有著重要的作用。數(shù)控銑加工包括變成控制中心及加工機床兩個部分，前者包括加工信息輸入及處理，后者為加工執(zhí)行作用，其中，數(shù)控編程是數(shù)控銑加工的核心內容，對加工的質量有著較大的影響，所以相關人員應該保證相關參數(shù)的合理性，以確保數(shù)控編程的合理性，確保數(shù)控銑加工質量。

1 ?數(shù)控銑加工

1.1 數(shù)控銑加工簡述

數(shù)控銑加工指的是通過數(shù)控銑床進行工件加工，其自動化程度高，操作安全，但對操作人員的理論知識基礎及實踐操作技能要求較高。數(shù)控銑床主要有帶刀庫與不帶刀庫兩種類型，前者又被叫做“加工中心”。數(shù)控機床綜合運用了計算機、自動控制、人工智能、精密測量等多方面的技術，通過數(shù)控中心對機床的運行軌跡進行計算與控制，進而實現(xiàn)高精度、快速、復雜化形狀零件的加工。進行數(shù)控銑加工時，一般需要工作人員在編程界面處輸入對應的工藝內容，如加工刀具類型、加工尺寸、加工流程及切削用量等，數(shù)控加工中心便會根據(jù)這些內容自動形成NC程序，接著將信息傳遞到機床，完成零件加工[1]。

1.2 數(shù)控銑加工特點

與傳統(tǒng)銑床加工相比，數(shù)控銑床對生產零件的適應性更好，生產更為靈活，尤其是在進行形狀較為復雜的零件加工時應用較為良好，如模具類零件;數(shù)控銑床對具有復雜曲線以及具有三維空間曲面的零件有更好的加工性能，因為傳統(tǒng)銑床不能很好的進行精度計算以及角度控制，而數(shù)控銑床則可以利用計算機相關技術對加工零件的形狀信息進行全面收集與設計，并由控制中心傳遞到加工端，進而準確進行加工;數(shù)控銑加工能夠在一次裝夾定位后進行多道加工工序，極大程度簡化了加工流程，縮短了加工時間。除此之外，數(shù)控銑加工的加工精度高、自動化程度高、加工效率高等多種特點，其更為符合現(xiàn)代社會發(fā)現(xiàn)的要求[2]。

2 ?數(shù)控銑加工刀具的選擇

2.1 刀具種類

數(shù)控銑加工由于加工對象的形狀的復雜性及精度的高要求，所以刀具的類型也多種多樣。目前，數(shù)控機床為了適應現(xiàn)代化社會要求，向更為高效、自動化的方向發(fā)展，其刀具類型與使用也更為標準化、通用化。

一般情況下，數(shù)控銑加工的刀具可以劃為三類，分別為切削刀具、孔加工刀具與其他特殊刀具。數(shù)控銑加工刀具的分類標準也較多，如以刀具的結構為標準，主要可以分為三種形式，分別為整體式、鑲嵌式、特殊形式;而以刀具的材料為標準，主要可以分為四種形式，一是高速鋼，二是硬質合金，三是金剛石，四則是其他材料;以切削工藝為標準，主要可以分為四種形式，分別為：圓角立銑刀、錐度銑刀、平端立銑刀以及球頭刀。實際進行零件加工時，操作人員應該綜合被加工零件的材料、形狀、加工要求以及加工余量等多方面內容進行考慮，選擇最為適合的刀具[3]。

2.2 切削刀具選擇

切削刀具是進行數(shù)控銑加工的重點刀具類型，其功能為：零件曲面加工。在進行切削加工時，需要注意兩點，一是保證切削的精確性，加工輪廓必須要吻合，以保證有效控制加工過程，確保零件加工質量。二切削刀具的合理選擇，方式可以依照以下內容進行：在進行粗加工時，可以選擇雙刃式的銑刀;在進行細節(jié)加工時，則可以選擇四刃式銑刀;沒有特殊要求時，大多使用的是球頭刀;而在對零件表面質量有要求且零件表面積較大時，則可以使用盤狀的鑲嵌式刀具;如果零件加工中存在臺階面或者是小平面的情況，便可以選擇通用式銑刀。

2.3 孔加工刀具選擇

孔加工刀具是保證數(shù)控銑加工功能的重要刀具，其主要目的是進行孔類形狀的加工。而選擇孔加工刀具需要注意以下五點規(guī)則：一是一般情況下，在進行整控式控的加工時，可以取消對應的轉模配置;二是不同孔加工條件對鉆頭的剛性有著較大的影響，所以在進行孔加工刀具的選擇時，應綜合加工條件與鉆頭剛性兩方面的內容進行考慮;三是進行孔加工之前，應該先對中心孔的位置進行確認，以保證孔加工的精確性;四是零件孔加工時有做鉸孔的需求，則可以利用浮動式刀具進行處理，需要注意的是，前期需要做好零件倒角工作;五是在進行鏜孔處理時，為了保證加工質量，減弱平衡性震動，操作人員可以選擇刀頭對稱性較好的鏜刀[4]。

2.4 其他刀具選擇

數(shù)控銑加工的其他刀具能夠保證其功能的多樣性，提高銑床的對工件的適應能力。在進行其他刀具選擇時，需要注意以下內容：一是保證刀具的精度;二是盡量使用耐用性較好的刀具，這是因為當?shù)毒唛L時間工作，受與加工零件相互作用的影響，本身表面及內部會發(fā)生一定會程度的損壞，當其外表面損害時，其加工性能便會受到較大的影響，加工精度、速度均會下降，而內部結構損壞時，刀具容易發(fā)生斷裂，進而對工件、銑床均產生影響，在合理選擇刀具的情況下，后者發(fā)生的幾率較小;三是定期檢查并更換刀具，且更換后需要進行調整，以保證切削工作正常開展。

3 ?數(shù)控銑加工切削用量的設計

3.1 切削速度設計

切削速度是切削用量設計中的重要內容，對切削的質量有著非常大影響，所以合理進行切削速度設計是非常重要的。綜合切削相關的理論知識與實踐經驗來看，進行切削速度設計需要考慮到以下三個方面：一是需要綜合考慮銑削的總齒數(shù);二是吃刀量;三是側面的吃刀量。這三者之間存在較強的聯(lián)系，所以在進行切削速度設計時，應明確三者之間的變化、平衡關系。相關資料顯示，一般情況下，銑削加工的總齒數(shù)增多，背吃刀量及側吃刀量越大，刀具的耐用度越低，主要原因是總齒數(shù)加多時，刀具刀刃的負荷加重，切削熱也有所增加，使得刀具磨損加劇。所以如果需要增大切削速度，便要優(yōu)化切削散熱[5]。

3.2 切削深度設計

切削深入設計主要是為了提高數(shù)控機床與被加工零件之間的配合度，以保證切削的質量。在進行切削深度設計時需要考慮到以下三點：一是在進行粗加工時，一般可以適當加深切削深度以降低切削的次數(shù)，提高加工效率，但需要注意切削深度與刀具切削性能的關系，避免出現(xiàn)無法切割的現(xiàn)象;二是切削時，應確保刀刃與機床的金屬部位不會產生直接接觸，應使刀口朝向為里面;三是當?shù)毒叩膭偠劝l(fā)生變化時，切削深度也應進行適當調整，以降低刀具的損傷。總的來講，設計切削深度時，應充分考慮到刀具材料與性能、被加工材料性能與形狀以及機床類型等內容[6]。

3.3 進給量設計

進給量是數(shù)控機床加工的重要參數(shù)，對切削的形狀、質量等均有所影響。在進行進給量設計時，需要考慮到工件材料、加工的精度及表面粗糙度要求，同時需要考慮刀具的質量。一般情況下，進給速度主要受到機床及控制系統(tǒng)的影響，前者限制后的最大值，后者主要為控制作用。進給量設計時需要注意以下幾點：一是在進行輪廓拐角加工時，需要根據(jù)角度大小及拐角類型適當降低進給量，以避免工件在慣性以及工藝變形的影響下出現(xiàn)加工過度或不足的情況;二是一般情況下，進給度的選取范圍在100-200mm/min之間;三是在進行切斷、深孔等加工處理，或者是對表面粗糙有所要求時，需要適當降低進給量，其選取范圍一般在20-50mm/min之間[7]。

3.4 背吃刀量及側吃刀量設計

背吃刀量及側吃刀量也是數(shù)控切削的重要參數(shù)。在進行背吃刀量及側吃刀量設計時，前者需要考慮到機床的剛度、刀具剛度以及被加工零件剛度之間的關系，一般情況下，需要在加工質量有所保證的情況下，使背吃刀量盡量與零件的加工余量相符合，這樣可以有效減少走刀次數(shù)，降低刀具磨損，還能提高加工效率。根據(jù)工件表面粗糙度的要求，可以將加工流程分為“粗銑、半精銑”、“粗銑、半精銑、精銑”等類型，其中，半精銑的背吃刀量與圓周銑側吃刀量的取值均在1.5-2mm的范圍內，而精銑時背吃刀量取值在0.5-1mm的范圍內，圓周銑側吃刀量的取值則在0.3-0.5mm的范圍內[8]。

4 ?總結

數(shù)控銑加工技術是一種非常重要的現(xiàn)代加工技術，對我國制造工業(yè)的發(fā)展有著重要意義。數(shù)控銑加工中，數(shù)控編程為其核心工藝，其涉及了刀具選擇、切削量設計等多方面的內容，對整個數(shù)控加工的質量有著較大的影響，所以在進行編程參數(shù)確定與輸入時，操作人員應熟悉其選擇與設計方法，以保證自動數(shù)控編程的合理性。目前數(shù)控銑加工相關參數(shù)設計、技術、工藝等均還存在較大的發(fā)展空間，需要相關工作人員進行更深入的研究。

參考文獻：

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[4]馬國偉.數(shù)控銑加工工藝的應用與優(yōu)化[J].科技經濟導刊，2019，27（26）：82.

[5]彭湘，彭小彥.試論如何選擇數(shù)控銑加工的刀具和切削用量[J].科技創(chuàng)新導報，2018，15（01）：93，97.

[6]王書利，宋亞洲，王一江，宇忻，姜增輝.切削用量對銑削非標內螺紋刀具磨損的影響[J].工具技術，2020，54（04）：50-53.

[7]練向兵.淺析如何選擇數(shù)控銑加工的刀具和切削用量[J].科技與創(chuàng)新，2017（08）：120-121.

[8]尚辰.試析如何選擇數(shù)控銑加工的刀具和切削用量[J].內燃機與配件，2019（03）：215-216.

作者簡介：魏風景（1989-），男，安徽舒城人，一級實習指導教師，本科，數(shù)控專業(yè)。