數(shù)控加工中心刀具和切削用量的選擇探討
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 擇和切削用量的選擇合理與否，不僅影響到被加工零件 的質(zhì)量，甚至可以決定機(jī)床功效的發(fā)揮和安全生產(chǎn)的順 利進(jìn)行。所以，在編加工程序時(shí)，要選擇合理的刀具和 切削用量，不但可以有效提高切削效率和加工質(zhì)量，還 可降低成本以獲得******經(jīng)濟(jì)效益。 1加工中心用刀具的基本特征為了適應(yīng)精工機(jī)床加工精度、加工效率、加工工序 集中及零件裝夾次數(shù)少等要求，精工機(jī)床對(duì)所用的刀具 有許多性能的要求，加工中心用刀具及刀具系統(tǒng)有以下 特點(diǎn)：（1)刀片和刀柄高度的通用化、規(guī)則化、系統(tǒng) 化；（2)刀片和刀具參數(shù)及切削參數(shù)的規(guī)范化、典型 化；（3)刀片或刀具材料及切削參數(shù)與被加工工件材料 相匹配；（4)刀片或刀具的使用壽命長(zhǎng)，加工剛性好；(5) 刀片及刀柄的定位精度高，刀柄對(duì)機(jī)床主軸的相對(duì) 位置要求較高；（6)刀柄須有較高的強(qiáng)度、剛度和耐磨 性，刀柄及刀具系統(tǒng)的重量不能超標(biāo)；（7)刀柄的轉(zhuǎn) 位、重裝和重復(fù)定位精度要求高。2加工中心用刀具材料2.1常用刀具材料常用精工刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì) 合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等，其中高速鋼、硬 質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金在精工加工中的應(yīng)用最廣泛。2.2刀具性能的比較在常用的刀具中，高速鋼、涂層高速鋼的韌性最 好，涂層硬質(zhì)合金的硬度較高，硬質(zhì)合金刀具層中，陶 瓷刀具、立方氮化硼、金剛石刀具的硬度更高。除特殊 材料外，一般不用這幾種材料的刀具（由于其硬度較高 刃磨難度大，而成型刀具切削刃不易鋒利，容易崩刃， 通常用于較硬的材料加工）。2.3刀具種類精工加工中心常用刀具種類較多，根據(jù)刀具用途， 可分為輪廓類加工刀具和孔類加工刀具等。 2.3.1輪廓類加工刀具。第一，面銑刀。刀片和刀齒與刀體的安裝方式有整 體焊接式，機(jī)夾焊接式和可轉(zhuǎn)位式三種，運(yùn)用較多的是 可轉(zhuǎn)位式。當(dāng)?shù)镀邢魅心モg或報(bào)廢時(shí)，可直接在機(jī)床 上轉(zhuǎn)位或者更換刀片，從而大大提高加工效率和產(chǎn)品質(zhì) 量，根據(jù)不同的工件外形不同的機(jī)床性能，選擇適當(dāng)直 徑大小的刀具型號(hào)使用方便快捷。面銑刀直徑一般為 40?400mm。第二，立銑刀。立銑刀是精工機(jī)床運(yùn)用的較廣泛的 一種刀具，有整體式和鑲刀片式兩種。一般直徑在〇20mm 以下用整體式。直徑在〇20mm以上多用于鑲齒式，還有 刀尖圓弧式銑刀，多用于模具加工，適用于曲面的大量 加工，現(xiàn)在的硬質(zhì)合金立銑刀也可取代鍵槽銑刀作垂直 進(jìn)給。第三，球頭刀。圓柱形球頭銑刀，主要用于模具加 工，精加工使用，也有成形和鑲齒兩種。主要用于曲面 加工，其加工表面質(zhì)量較高，球頭刀中心切削速度為 零。球頭刀具不適用于平面銑削。2.3.2孔類加工刀具。第一，鉆頭。加工中心常用鉆頭有中心鉆、標(biāo)準(zhǔn)麻花 鉆。刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金等。第二，鉸刀。有標(biāo)準(zhǔn)高速鋼鉸刀、焊接硬質(zhì)合金刀 (一般用于定做尺寸，深孔鉸刀）、浮動(dòng)鉸刀。第三，鏜刀。鏜刀分為粗鏜刀、精鏜刀、浮動(dòng)鏜刀 等。精鏜刀采用螺絲調(diào)節(jié)式，每格精度不同，有0.002mm 每格直徑，也有0.01mm每格直徑方向等。2.3.3 —些特殊加工刀具。如T形刀具，開(kāi)槽和切 斷用鋸片刀具，燕尾槽成型刀具等，使用頻率較低。3加工中心刀具選擇原則 應(yīng)根據(jù)機(jī)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素合理地選擇刀具。刀具選擇 的總原則是：刀具選用最重要的一點(diǎn)就是看性價(jià)比，在 機(jī)床確定的條件下，首先考慮加工工件材料的切削性 能，參照加工材料的性能選用************的刀具，提高效益，降低成本，同時(shí)也要安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用 度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短 的刀柄，以提高刀具加工剛性。 在選取刀具時(shí)，要使刀具的直徑與加工工件的去除 量相適應(yīng)，平面周邊輪廓的銑削，用立銑刀；銑削平面 用硬質(zhì)合金盤銑刀；加工凹凸臺(tái)時(shí)使用高速鋼立銑刀； 加工毛坯面或孔粗加工時(shí)，選用鑲齒硬質(zhì)合金玉米銑 刀；立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭 刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。有時(shí)候刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大， 必須注意的是，在有些情況下，選擇價(jià)格較高的好刀 具，但是好的刀具帶來(lái)加工效率和加工質(zhì)量的提高，則 可以使整個(gè)加工成本大大降低。4切削用量選擇在精工加工中，切削用量的選用是最為關(guān)鍵的環(huán) 節(jié)，它直接影響加工效率和加工質(zhì)量的提高。合理地 選擇切削用量需要理論和實(shí)踐相結(jié)合，在實(shí)踐中不斷 摸索實(shí)驗(yàn)，才能更好地總結(jié)、歸納出比較合適的切削用量。切削用量主要包括背吃刀量和側(cè)吃刀量、進(jìn)給速度 和切削速度。從刀具的耐用度考慮，切削用量的選擇方 法是先選背吃刀量，其次是進(jìn)給速度，最后確定切削速 度。下面就筆者在平時(shí)的工作中遇到的加工參數(shù)進(jìn)行 分析：第一，在機(jī)床型號(hào)為DMC635V的機(jī)床，加工厚度為 20mm，材料為12Cr2Mo的工件上鉆$1.2mm的通孔。刀具選擇：〇1.2mm的高速鋼鉆頭，注意鉆頭切削刃 是否均勻?qū)ΨQ。背吃刀量：每鉆深0.5mm提刀排屑法。進(jìn)給速度：Vf=5mm/min。切削速度：n=5000mm/min。實(shí)現(xiàn)加工工藝要求，順利完成加工任務(wù)。第二，在VMC1250型號(hào)機(jī)床上，加工材料為5CrNiMo 熱鍛模具，調(diào)質(zhì)硬度為500HBW的狹長(zhǎng)槽，深度為170mm的 工件精加工，加工余量為單邊0.1?0.15mm。刀具選擇：〇20mmR5的牛鼻刀，刀具長(zhǎng)度為250mm鑲 齒硬質(zhì)合金刀。背吃刀量：0.1mm 進(jìn)給速度：Vf=1800mm。切削速度：n=3000mm/min，采用順銑的加工方法。 程序開(kāi)頭加G64連續(xù)加工指令，順利完成加工生產(chǎn)任務(wù)， 并保證較好的加工光潔度，得到用戶的肯定。第三，在VMC1250型號(hào)機(jī)床在685鋼板調(diào)質(zhì)硬度在 460HBW，厚度8mm的鋼板上鉆672個(gè)$10的陣列通孔，考慮 加工成本核算和加工效率。方案1:刀具選擇：$10mm優(yōu)質(zhì)高速鋼鉆頭，每支46元。背吃刀量：一次鉆通。進(jìn)給速度：Vf=10mm/min。切削速度：n=180r/min。鉆頭在刃磨較好的情況下，一次最多鉆20多個(gè)孔。 方案2:刀具選擇：$10mm硬質(zhì)合金鉆頭，每支 360元。背吃刀量：一次鉆通。進(jìn)給速度：Vf=30mm/min。切削速度：n=600r/min。鉆頭一次最多鉆500左右個(gè)孔。方案3:刀具選擇：$10mm硬質(zhì)合金涂層鉆頭，每支 630元。背吃刀量：一次鉆通。進(jìn)給速度：Vf=90mm/min。切削速度：n=1200r/min。鉆頭一次最多鉆約2000個(gè)孔。這也充分地說(shuō)明，使 用價(jià)格高的好刀具，不一定就提高加工成本，效率的提 高和數(shù)量的增加，恰恰是效益的增加。5結(jié)語(yǔ)隨著精工加工中心機(jī)床的發(fā)展，加工工藝要求的不 斷提高，精工加工的方法也更加多樣化，從簡(jiǎn)單的手工 編程到復(fù)雜的曲面軟件編程，同時(shí)對(duì)切削刀具的要求也 更加精確、多樣。在某些加工環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了加工工藝的 要求就是任務(wù)完成，而有些加工生產(chǎn)任務(wù)，是講質(zhì)量、 講效益、講效率的。只有合理地選擇切削刀具和切削用 量，才能保證任務(wù)的順利完成，同時(shí)也使效益******化。海天精工相關(guān)產(chǎn)品：加工中心,鉆攻中心,高速加工中心,立式加工中心,雕銑機(jī)