機械數控加工過程刀具高效使用優化探討

摘 要：提高機械數控加工過程中的刀具使用效率，不僅能在保證產品質量的前提下進一步提高生產效率，而且能保證刀具設備更合理地使用，延長刀具使用壽命，節約能耗。文章就數控加工過程中刀具的切削原理、刀具的研磨、過程的控制等方面，對機械數控加工過程中提高刀具的使用效率進行分析討論，以期進一步提高機械加工的生產效率。

關鍵詞：機械數控加工；生產效率；高效使用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.057

0 引言

機械數控加工過程中，隨著刀具持續地作用，刀具受到的磨損度加劇刀具的快速磨損，直接降低了加工精度，導致加工部件質量降低，甚至會大大增加斷刀率的發生概率，直接影響了生產效率，提高生產成本。因此，在機械數控加工中，加強對刀具的管理和控制，運用科學有效的方法提高刀具使用的使用效率，對于保證產品生產質量，提高生產效率，降低生產成本有著十分重要的意義。為了更好地了解機械數控加工過程中刀具的合理使用，就需要摸清楚刀具使用過程中涉及的切削原理，切削過程存在的一些基本的物理、化學變化的理論、現象以及規律。在PCB發展歷程中，有很多研究探討了提高刀具的使用壽命，并且取得了很好的效果，本文希望從另外一個層面進行分析，試圖機械數控加工過程中的刀具使用的初期磨損、正常磨損、急劇磨損的3個階段，結合鉆削的原理、刀具的研磨、過程的控制等方面對這個問題進行分析。

1 鉆削的原理

在此用PCB專用焊接類硬質合金材料的鉆頭為例對鉆削原理進行說明。一般情況下，刀具在一定的轉速和進給條件下，材料會受切削刃/面產生一定程度的壓力，使得材料本身產生了一定的彈性變化。值得注意的是，在這個過程中，隨著材料變形壓力的增加，就會開始朝著塑性形變產生變化。而且當這個塑性形變超過這個材料所能承受的變形程度的時候，就會使得被切削或者被擠壓的部分開始從基材上脫落，從而形成了鉆屑，這就是最基本的鉆削的原理。由于這個過程中受到切削熱量會影響變形的過程，而且切削的熱力對刀具類型的影響反應激烈。

在這個形成鉆屑的過程中，許多的材料如鋁蓋板、銅箔、玻璃纖維、紙墊板等在與鉆頭發生的磨擦過程中都會產生大量的切削熱。而且當刀具-材料的接觸面積增大時，產生的切削阻力也會隨之增大，產生的摩擦力也會跟著增大，隨摩擦力的不斷增大，就會產生更多的切削熱。在實際生產中，鉆孔數量的增加，就會導致刀具的磨損程度增加。反過來，刀具的磨損程度就會直接影響切削熱的增加速度。由此看來，這樣的惡性循環肯定會產生不良的后果，那就是導致了加工精度與孔內表面的質量的降低，斷刀率也會形成較大的發生概率。

眾所周知，刀具在加工諸如高Tg、無鹵素、陶瓷及厚銅板等這些材料的時候，會出現不同程度的磨損。要是按照刀具常規的使用壽命去管理刀具的使用過程，往往會使得刀具急劇磨損。這樣對刀具的使用是十分不利的，生產的產品也會出現嚴重的質量問題。由此可以知道，在實際生產活動中必須要根據各種不同材料的特點來設置不同的加工參數。以此確保刀具能夠在其正常的磨損的階段范圍內的使用程度得到最大化的發揮。

2 刀具的研磨

刀具的磨損程度是隨著刀具壽命的增加而加劇的。而且隨著摩擦的加劇，機械振動的增加以及切削熱的增加，孔壁的質量、孔位的精度都會有所下降，而且斷刀率也會隨著升高。因此，需要對刀具進行研磨，但是不能過多的研磨，必須對研磨次數進行一定的控制。要區別地進行管理已經經過返修的刀具和進行正常研磨的刀具，而且還要主意的是研磨質量要進行管控。當然，研磨的目的就是要去除主、副切削刃的磨損層，從而達到恢復刀具的正常鋒利的目的。

3 過程的控制

在日常的鉆孔加工過程中需要考慮到諸如孔位精度、孔襞粗糙度、孔邊毛刺、釘頭狀態、燈芯效應、斷刀率等這些PCB的鉆孔關鍵的控制點。需要注意的是，刃面的光滑程度是增加刀具的研磨次數的關鍵所在。所以，當每次需要鉆孔的時候，應該由專人檢查刀面的光滑程度。刀的鋒利程度是關系到能夠增加刀具的研磨次數的關鍵。通常，鉆削力的不平衡性往往是由于前刀具的主、副切削刃的破損造成，從而引發孔粗糙度大、毛刺、斷刀、偏位等諸多的孔質量的問題。所以，當使用鉆孔的時候，須有專人進行檢查刀刃的完好。

參數是否調整至最佳化的狀態能夠影響到能否增加刀具的研磨次數。因為隨著刀具壽命的延長與研磨次數的增加，不管怎樣進行管控都不一定能夠證副切削刃能夠達到新刀時的鋒利程度。所以，應該設置不同的選別控制體系來滿足刀具的每次研磨。鉆頭的研磨以及鉆孔管控體系的完善程度也會影響刀具的研磨次數。所以，必須嚴格地對返修率進行控制。對研磨以及對檢查工位實施管控是非常的重要的。當出現返修的情況時，此時出現的返修刀就必須具就要作為當前研磨次數的下次研磨的刀具而進行使用。

4 結語

在這個競爭日益激烈的今天，如何使用科學合理的方法來提高自身的生產效率，并且降低生產成本是一個值得注意的問題。本文關于機械數控加工過程中刀具的合理使用中，當對使用的刀具進行合理的控制，如加工參數、鉆削原理等方面具備了充分的認識時，才可以達到節約成本、充分利用能源的目地。經過對刀具的使用與管控，形成一套行之有效的管控體系，以及合理的磨鈍標準的完善，根據具體情況如不同的板材特點、工藝的要求、合理地選擇并且使用刀具，這樣就可以實現節約制造成本和保證產品的質量這兩個雙贏的目標。

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作者簡介：魏國軍（1980-），男，湖南永州人，本科，講師，研究方向：機械設計、數控加工、自動化設計等。