試述數控銑床切削加工工藝的改進方法

摘要：在現代制造系統中，數控技術屬于核心及關鍵技術，在應用中具有高精度、高效率、自動化等優勢。在進行數控編程操作中，刀具選擇與切削用量的確定十分關鍵。刀具選擇與切削用量的確定直接影響著加工對象質量，甚至決定著數控機床性能發揮及加工過程的安全性。為提高工件質量，保證數控編程加工程序設置的合理性，對數控銑加工中刀具與切削用量的選擇與確定進行分析研究。

關鍵詞：數控銑加工；刀具；切削用量

當前，在CAM軟件是中均提供有數控機床自動編程功能，在軟件進行編程操作時，會提示工藝規劃等問題，主要內容如刀具選擇、加工路徑設置、切削用量確定等。編程人員在確定了相關工藝參數的基礎上，軟件可以自動生成NC程序，并將數控編程信息傳輸給數控機床完成工件加工。在數控編程中，刀具選擇與切削用量的確定直接影響著加工對象質量，影響著數控機床性能發揮及加工過程的安全性，在整個編程中發揮著極為重要的作用，是保障數控銑加工編程質量實現加工質量的基本前提。

一、數控銑加工中是刀具的選擇

（一）數控銑加工刀具種類

數控銑加工刀具主要分為是銑削刀具與孔加工刀具兩種類型。然而因工件加工其特殊性銑削要求較多，為滿足工件加工要求，開發出較多特殊功能及用途的數控銑加工刀具類型。按照數控銑刀具結構，可以將其劃分為特殊型式、整體式、鑲嵌式三種類型；按照數控銑刀材質可以劃分為金剛石刀具、硬質合金刀具、高速鋼刀具及其他材料刀具等；以切削工藝為標準則可以將數控銑刀分為球頭刀、平端立銑刀、圓角立銑刀與錐度銑刀等。

（二）數控銑加工工藝對刀具要求

在應用數控銑加工進行工件加工時，為提高其加工精度，降低刀具材料損耗，提高數控銑加工效率，對數控銑加工刀具提出了一定要求。在選擇刀具時，應綜合考慮數控銑機床中刀具剛度、耐久度、標準等因素。數控銑加工對刀具選擇的剛度要求較高，要求刀具選擇與應用的剛性較好，應可以滿足為提高生產效率而采取大切削用量等的要求，刀具剛度較好，可以適應數控銑加工中切削用量調整的要求；刀具耐久性能是影響刀具選擇的重要因素，如刀具耐久性較差，在工件加工中其磨損速度較快，磨損程度較大，則會對工件表面質量及加工精度造成影響，且因刀具耐久性較差，為滿足加工需求，應進行換刀操作，換刀次數及換刀容易增加加工時間，如對刀中出現誤差，則會影響工件加工表面質量，為此，在刀具選擇時應選擇耐久性較好刀具；刀具選擇應符合標準化要求，便于數控銑加工編程及刀具管理；刀具選擇應是具備互換性等。

（三） 數控銑加工刀具類型選擇與確定

在進行數控銑加工時，其刀具選擇與確定應遵循剛度好、耐久性好、精度高及安裝調整方便等原則。在滿足工件加工質量的基礎上，應優先選擇應用較短刀柄，從而提高刀具加工剛性。具體加工中數控銑加工刀具類型選擇其主要依據加工對象的幾何形狀。在選擇銑削刀具進行去曲面類零件加工時，為保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點可以良好相切，避免出現工件輪廓與刀刃出現干涉，應選擇球頭刀，進行工件粗加工時應采取兩刃銑刀，四刃銑刀在進行工件半精加工與精加工中應用較為廣泛；在進行銑較大平面加工，提高工件表面粗糙度及加工效率，應選擇應用鑲嵌式盤形銑刀；在進行銑小平面工件處理時，應選擇應用普通的銑刀；在進行銑鍵槽加工時，為充分保證鍵槽加工尺寸精度，多采取兩刃鍵槽銑刀。在選擇孔加工刀具應用中，因數控機床孔加工多采取的是無鉆模形式，工件切削條件較差，在進行鉆頭選擇時，應保證鉆頭直徑d滿足1/d≤5的條件；在進行工件鉆孔操作時，需要通過中心鉆進行定位，保證孔加工定位精度；在處理工件精紋之前，可以應用浮動絞刀進行操作；在處理工件鏜孔時多選擇多刃鏜刀頭進行工件切削；為降低切削振動，應選擇較粗或較短刀具刀桿。

（四） 數控銑加工刀具排列順序原則

在數控銑加工中，刀具磨損、刀具測量及更換均是由人工進行操作來完成，其輔助作業時間花費較多，為實現數控銑加工的經濟效益，應合理安排刀具次序，并遵循以下原則：盡量減少刀具數量；一次裝夾完成其所有加工部位；先銑后鉆；完成曲面精加工后進行二維輪廓精加工作業。

二、切削用量的選擇與確定

切削用量的選擇應以充分發揮刀具切削性能為基礎，以提高加工質量，降低加工成本，提高生產率為目的。其切削用量的選擇與確定主要由以下幾點來確定。

（一）切削速度的確定

在進行數控銑加工中，銑削切削速度與所選擇刀具的耐久度、背吃刀量、側吃刀量、進給量等成負相關關系，與銑刀直徑成正相關關系。如數控機床剛性較好，具備較好冷卻條件，主軸刀柄較大等，可以選擇較高切削速度；反之，應采取較低切削速度。

（二） 進給量的確定

進給量是數控銑加工中十分重要的參數，進給量的選擇與確定，主要是根據加工對象精度、粗糙度要求、刀具及工件材料等因素來確定；數控機床剛度及進給系統性能是影響進給量的最大因素；在進行工件輪廓加工過程中，在工件拐角位置應降低進給量；在保證工件質量的基礎上，選擇較高進給量可以提高生產效率；在應用高速鋼刀具或進行深孔加工時，其進給量應控制在20-50 mm/min；工件表面粗糙度及精度要求較高時，應適當選擇較低的進給量。

（三）背吃刀量及側吃刀量的確定

數控機床性能、工件特性及刀具剛度決定著背吃刀考及側吃刀量。在數控銑加工中，滿足剛度要求的基礎上，應讓背吃刀量與工件加工余量盡可能保持一致，從而減少走刀次數，進一步提高生產效率。根據工件不同粗糙度，其背吃刀量不同。

三、合理選擇切削用量的原則

在生產過程中，對其影響最大的是刀具，對刀具耐用度影響最大的是切削速度，其次是是進給量，最小的是背吃刀量。由此可見要保持已確定的刀具耐用度T值，提高切削三要素中某一要素時，必須相應地降低另外兩個要素。所以合理選擇切削用量的原則是：

粗加工時，應盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。選擇切削用量時應首先選取盡可能大的背吃刀量；其次根據機床動力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進給量，最后根據刀具耐用度要求，確定合適的切削速度。增大背吃刀量可使走刀次數減少，增大進給量有利于斷屑。

精加工時，對加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻。選擇精加工的切削用量時，應著重考慮如何保證加工質量，并在此基礎上盡量提高生產率。因此，精車時應選用較小（但不能太小）的背吃刀量和進給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數，以盡可能提高切削速度。

四、結語

數控技術屬于現代制造工業中的重要技術，在數控銑加工中，刀具及切削用量的選擇與確定十分重要，且刀具選擇與切削用量的確定直接影響著工件加工質量，影響著數控基礎性能發揮及加工綜合效益。本文重點對數控銑加工中刀具選擇及切削用量確定進行了分析。實踐證明，在數控銑加工中，合理科學的選擇刀具及切削用量，在實現數控銑加工綜合效益等方面發揮著重要作用。