關于數控車床刀具及切削用量優選探究

摘要：數控車削加工技術已廣泛應用于機械制造行業，如何才能高效合理的保證質量完成零件的加

工，優選刀具及切削用量顯得尤為重要，本文就如何確定數控車床刀具選擇與切削用量進行了探究。

關鍵詞：數控技術；刀具選擇；切削用量；背吃刀量；進給量；切削速度

1.科學技術化選擇數控車床刀具

（1）數控車床刀具的特點 數控機夾刀具與普通機床所用的刀具相比，主要特點：① 剛性好；②精度高，抗振及熱變形小；③互換性好，壽命高，切削性能穩定可靠；④刀具的尺寸便于調整；⑤刀具能可靠地斷屑或卷屑；⑥系列化，標準化，以利于編程和刀具管理。

（2）選擇數控車床刀具的原則 刀具壽命與切削用量密切相關。一般分為最高生產率和最低成本刀具壽命兩種，前者根據單件工時最少的目標確定，后者根據工序成本最低的目標確定。

（3）被加工材料確定刀具材料 被加工材料大多為鋼件，車刀刀具材料主要有硬質合金、高速鋼、立方氮化硼（CBN）、金剛石和陶瓷等。數控車床所用硬質合金刀片占車刀的 95%以上，鎢鈷類（YG） 硬質合金刀適用于粗加工，鎢鈦鈷類（YT）硬質合金刀適用于精加工，鎢鈦鉭（鈮）鈷類（YW）硬質合金刀適用于加工高溫合金、高錳鋼、不銹鋼以及球墨鑄鐵、合金鑄鐵等難加工材料。

（4）數控車床優選刀具類型 數控車床常用的車刀有成型車刀、尖形車刀、圓弧形車刀三類。數控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋刀，在數控加工中，應盡量少用或不用成型車刀。尖形車刀是以直線形切削刃為特征的車刀，如90°內外圓車刀、左右端面車刀及內孔車刀等。尖形車刀的圓弧刃每一點都是圓弧形車刀的刀尖，因此，刀位點不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。圓弧形車刀可以用于車削內外表面，特別適合于車削各種光滑連接（凹形）的成型面。選擇車刀圓弧半徑時，車刀切削刃的圓弧半徑應小于或等于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發生加工干涉；但該半徑不宜選擇太小，否則不但制造困難，還會因刀尖強度太弱或刀體散熱能力差而導致車刀損壞。

（5）數控車床刀具結構的選擇 實際加工中，常用的機夾刀的夾緊形式可分為上壓式、杠桿式和偏心銷楔塊式等。對機夾刀具的制造精度要求也很高，因為即使微小的誤差，也會使定位機構變成承力機構，由于切削的加工過程中切削力巨大，會造成刀具的損壞。可采取的應對措施：減小切削速度以降低切削刃溫度；減小進給率以減小刀片承受的應力；選用涂層刀具牌號以加強對前刀面的保護；改進刀具幾何形狀以減小直接作用于前刀面上的切削力粗加工余量大。一般來講，整體刀具的剛性較好，但重型刀具的結構笨重，裝卸比較困難，所以發展方向是機夾刀具。機夾刀具的刀片夾持結構及加工精度對于刀具的選擇很重要，粗車時，要選強度高和耐用度好的刀具，精車時，要選精度高和耐用度好的刀具，以保證加工精度。

2.實踐經驗化合理選擇切削用量

切削用量包括背吃刀量ap 、切削速度vc和進給量 f 。切削三要素可以直接引起刀具的損傷，因此，編程時，必須合理確定切削用量。其選擇原則：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，充分發揮機床的性能，最大限度提高生產率，降低生產成本。對于高效率的金屬切削加工來說，被加工材料、切削工具、切削用量是三大方面重要因素，決定著加工時間、刀具壽命和加工質量，經濟有效的加工方式必然是合理選擇了切削條件。

（1）確定背吃刀量 ap 背吃刀量 ap =（D- d）/2 根據機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，減少走刀次數，提高生產效率，為了保證加工表面質量，可留少量精車余量，一般0.2-0.5mm，總之，切削用量的具體數值應根據機床性能、相關的手冊并結合實際經驗用類比方法確定。同時，使主軸轉速切削深度及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。

根據粗加工加工余量大的特點，用于粗加工的刀具應該具有很好的剛性，整體刀具的剛性較好，實際加工中發現，偏心銷夾緊和勾頭壓緊式比較適合粗加工。

精加工階段以保證產品精度為主要目標。刀具的鋒利對切除微小的余量極為重要，這時選用的刀具角度一般為：前角10°，后角 15°，刃傾角10°；當用平刃刀片精光時前角達25°-30°，后角15°，刃傾角20°。刀刃在刃磨后，應該用金剛石砂條或細目油石條進行研磨，增強刀刃的鋒銳性和強度，并用刀尺進行透光檢查，保證刀刃的平直度。

（2）確定進給量（進給速度）f 考慮被加工零件的加工精度和表面粗糙度要求、刀具及工件的材料等因素，在保證加工表面質量要求的前提下，應選擇較大的進給量以提高加工效率。

粗加工，一般選擇較大切削用量，減少走刀的次數；其次，選擇較大的進給量，最后選擇較高的切削速度。切削速度的提高，刀尖溫度會上升，會產生機械的、化學的和熱的磨損，刀具磨損不僅影響加工質量，也會增加車床的負荷，切削速度提高20%，刀具壽命會減少 1/2。

精加工，如果機床及刀具性能允許，應盡可能提高切削速度，相應的采用較小的進給量，以利于表面質量的提高，當采用精車外圓表面時，進給量可以達到每轉 0.1mm，精加工時，加工余量較小，從而切削深度也小，對于形狀精度較高的表面，應分多次去除余量，這樣可以有效消除殘留的形狀誤差，這一點對于易變形的工件尤其重要。

進給量主要根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具工件的材料性質選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統的性能限制。確定進給量的原則：當工件的質量能夠得到保證時，為提高生產效率，可選擇較高的進給量一般在 100-200mm/min；在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在 20-50mm/min；當加工精度，表面粗糙度要求高時，進給速度應選小些，一般在20-50mm/min。

3.確定切削速度vc

4.結語

切削用量不僅是機械加工必須確定的重要參數，而且其數值合理與否對加工質量、加工效率、生產成本等有著非常重要的影響。所謂“合理的” 切削用量是指充分利用刀具切削性能和機床動力性能，在保證質量的前提下，獲得高的生產率和低的加工成本的切削用量。生產實踐表明：靈活應用切削用量，在加工中有著重要的意義，能大大地提高工作效率。

參考文獻

[1]鈕平章.機械制造基礎.山東：冶金工業出版社，2009：

[2]周濟，周艷紅數控加工技術 北京：國防工業出版社，2003，