機械數控加工過程刀具高效使用優化探討

摘 要：如今社會生產所追求的就是效率和利潤，各行業都希望通過在技術上進行創新，來提升生產效率，進而提升競爭力和經濟效益。數控加工也是如此，本文討論的是數控加工中如何合理使用刀具，讓刀具使用更具有效率，這樣就可以讓刀具的使用壽命得到延長，同時降低加工階段的能源消耗。本文介紹了數控加工中刀具的使用特點、鉆削原理以及刀具的研磨，希望能夠對數控加工的發展提供借鑒。

關鍵詞：機械數據加工；刀具；使用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.056

1 機械數控加工過程刀具的使用特點

1.1 刀具的剛性

在數控加工中一向比較重視刀具的剛性，若是刀具剛性不足，就會引起刀具振動或者傾斜，對加工的精度以及效率造成嚴重的影響。因為刀具在振動的狀態下，磨損就會加劇，刀具的使用壽命以及機器的使用壽命都會縮短。根據目前數據加快的要求，以刀柄桿部作為圓柱來看，要求刀具的剛性要和圓柱截面直徑的四次方成正比，與圓柱長的三次方成反比。因此在數控加工中，選擇刀具要慎重，在加工要求被滿足的情況才，應該盡可能選擇較短的刀柄，提升刀具的剛性。

1.2 刀具互換性

在數控加工中，刀具是不同種類分布安裝在刀庫上的，根據規定的程序要隨時進行刀具的切換和選擇。在使用刀具的過程中需要注意采用標準的刀柄，同時在鉆、鏜、擴等工序中保持刀具互換的速度和精準性，要讓標準刀具快速精準地安裝機床主軸或者刀庫上。我國目前數控加工中心采用的系統中，刀柄分為直柄和錐柄兩種類型，其中直柄的規格有三種，錐柄的規格有四種，共有不同用途的刀柄十六種。

1.3 刀具的系列化

刀具的系列化是為了便于編程和管理，數據加工的刀具一定要使用機床的高速、自動化運轉，包括通用的刀具、連接刀柄以及少數的專用刀柄。刀柄需要并裝在機床上，因此需要系列化。刀具選擇是基于編程的人機狀態進行，根據機床的加工性能、材料的性能、工序以及切削的用量來進行選用，必須要使用標準的刀柄，這是為了能夠提升加工的效率以及精準性，編程人員要對機床使用的刀柄的各方面數據有足夠的了解。

2 鉆削原理

鉆削的基本原理是在一定的條件下，切削面會帶給材料一部分擠壓力[1]。這種擠壓力會讓材料變形，變形量的不斷增加，導致超過材料的強度，在這種情況下切削的部分就會從基材上分離下來，這就形成了鉆屑。材料最終形成鉆屑，就會產生熱量，這種熱量主要和刀具與材料的接觸面積有關，面積越大則熱量就會越高。在實際鉆孔中，刀具加工的次數增加，磨損度也會增加，就會導致切削熱隨之增加，這樣的惡性循環會讓數控加工的精度受到影響，也會增加斷刀等意外事故的發生幾率。

3 刀具研磨

刀具隨著使用磨損度會越來越高[2]。這時就會出現很多問題，因此就需要對刀具進行管理和研磨，在研磨中需要控制次數，正常進行研磨的刀具要和返修后的刀具分離管理，研磨量也需要嚴加管控。

4 過程控制

4.1 切削表面的清潔度

刀具的研磨次數要想增加，就要觀察刀刃面夠不夠“光”。PCB鉆孔是一種半封閉式的切削加工模式，在研磨的過程中，產生的熱量不容易散發出去，這就需要保證刀具的每個切削表面要保持一定的清潔度，這樣才能減少機械振動，降低摩擦力從而降低切削熱。在鉆孔前，需要安排專人用放大鏡對刀具的每個切削面進行檢查，觀察是否各面都保持光滑，是否在切削面上存在雜質或者缺損，是否存在粉塵或者裂痕等。

4.2 鋒利程度

刀具的鋒利程度非常關鍵。要保證切削刀的完好性和對稱性，這樣才能讓鉆削的過程保持平穩。若是刀具的主副削刃在使用前就已經破損，數據加工的效率和質量就會受到影響，將直接導致受力不平衡，從而會造成斷刀、偏位等現象，這些會給產品造成嚴重的質量問題。因此鉆頭使用前也要安排專門的人員用放大鏡檢查各個刀刃的狀態，尤其是研磨后鉆孔前，要對刀具的鋒利程度進行管理和控制，研磨的次數增加就更需要觀察刀刃的狀態，要保證刀刃是完后的，然后再投入使用。

4.3 參數控制

刀具在不斷使用后，即便工作人員已經進行了嚴格的管控和修理，已經無法保持刀具像新刀一樣的鋒利程度，只要操作不當就一定會影響最終產品的質量，因此在刀具每次經過研磨后，要進行檢查，在放大鏡下觀察是否有明顯鈍圓的現象，要慎重使用，同時根據鉆孔的參數與刀具的匹配性要有相應的調整。從理論上來說，刀具磨損后就會降低切削力，摩擦力也會隨之增加，可以提高轉速來提升切削力，這樣就可以讓刀具在“正常磨損”的狀態下繼續使用。

4.4 研磨和管控體系

研磨主要是控制次數，控制刀具的返修率，一旦刀具返修，就要為當前研磨次數的下次研磨刀具所使用。鉆孔前需要對出庫的刀具進行檢查，確認鉆孔中產品的質量，首件加工出來的成品需要進行檢查，其中包括孔位的精度以及孔壁的狀態，若是出現異常的情況，就要反饋給相關技術人員，經過處理后才能繼續操作，一定要避免盲目使用刀具。

5 結論

總之，對于企業來說，降低成本和提升效率是永遠的追求。機械數控加工中涉及到環節非常復雜，這就需要對每個環節有一定的了解，刀具的使用也有很多地方需要優化，這樣才能讓刀具得到正確使用，讓資源的價值發揮到最大。經過多年的發展，我國的數控加工已經發展成體系，不同的材料使用不同的刀具，經過合理的管控可以降低企業的成本，同時提升刀具使用的效率。

參考文獻：

[1]劉居康.數控加工過程中精度控制的探討[J].中國金屬通報，2017（05）：65+61.

[2]李銳.淺析虛擬數控車床加工技術與應用[J].化工管理，2017（11）：10.

作者簡介：張凌云（1981-），男，湖南祁東人，本科，助理實驗師，研究方向：機械加工。endprint