試析如何選擇數(shù)控銑加工的刀具和切削用量

海寧市高級技工學(xué)校 陸佳浩 華祖榮

數(shù)控銑加工是指采用數(shù)控機(jī)床配合專用銑加工刀具，對工件表面金屬進(jìn)行切削，以達(dá)到制定形狀和光潔度的操作，是機(jī)械加工領(lǐng)域的一種常見操作。數(shù)控銑加工的切削量控制任務(wù)由數(shù)控機(jī)床完成，但是真正與工件接觸、直接影響工件加工質(zhì)量的則是各類刀具。因此，如何根據(jù)工件材料、形狀、表面光潔度要求等指標(biāo)選擇合適的刀具并配合合理的切削量就成了銑加工的一個(gè)重要問題。

1 數(shù)控銑加工如何選擇刀具

數(shù)控銑床對于配套刀具有較高的要求，刀具必須具備高精度、高強(qiáng)度、高剛性的特點(diǎn)，并且能夠便捷地進(jìn)行安裝調(diào)整。不同的刀具具有長短不同的刀柄及刀頭形狀，在選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到銑床的安裝加持能力、工件的材料特性、加工方式等諸多因素，在充分滿足其他條件的前提下盡量選擇刀柄短的刀具，從而最大限度地提升刀具的剛度，滿足加工精度的要求，延長刀具使用壽命。

1.1 常見的銑刀種類

由于加工工件的材料和形式多種多樣，所以，銑刀的種類和形式也各不相同。目前，各類銑刀通常根據(jù)材料、結(jié)構(gòu)或刀頭形狀來進(jìn)行分類。根據(jù)材料的不同，銑刀可以分為高速鋼刀具、合金鋼刀具、金剛石刀具、陶瓷刀具和立方氮化硼刀具等[1]。不同材料的刀具有不同的硬度和剛性，適用于不同材質(zhì)工件的加工。按照刀具的結(jié)構(gòu)，也可以將銑刀分為整體式刀具和鑲嵌式刀具，其中的鑲嵌式刀具又可以分為焊接式和機(jī)夾式。根據(jù)刀頭形狀，又可以將銑刀分為球頭刀、平底刀、錐度刀、T形刀等。

1.2 影響銑刀選擇的因素

數(shù)控銑加工是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜的操作，選擇銑刀時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到加工材料的性能和特點(diǎn)，諸如有色金屬、黑色金屬、復(fù)合材料、高分子材料在刀具的選擇上都各不相同，另外，材料的硬度、韌性、剛度、耐磨性等屬性也應(yīng)當(dāng)考慮在內(nèi)[2]。另外，數(shù)控銑加工的主要加工能力依靠數(shù)控機(jī)床提供，因此，在選擇刀具的過程中也應(yīng)當(dāng)考慮到數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，盡量減少刀具的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成多道工序。

1.3 數(shù)控銑床常見刀具的用途

（1）立銑刀：這類刀具適合于在工件表面進(jìn)行凸臺(tái)或凹槽等形狀的加工，也可用于開粗、光整以及清根等加工操作。

（2）鍵槽銑刀：這類銑刀顧名思義，比較適合于在工件上加工各種腔槽、鍵槽形狀。

（3）球刀：這類刀具比較適合切削量較小的表面光整加工，由于切削量小，效率較低，一般不用于大塊形狀的處理。

（4）面銑刀：主要用于加工大面積平面工件。

1.4 實(shí)踐中刀具選擇的原則

總的來說，在銑刀的選擇上，應(yīng)當(dāng)以便于安裝調(diào)整、保證工件的加工精度、延長刀具使用壽命為基本原則，在保證加工質(zhì)量和效率的前提下，盡量選擇刀柄較短的刀具，從而提高刀具的工作剛度，延長刀具的使用壽命。工件的幾何形狀是銑刀選擇時(shí)的一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問題，加工不同形狀的工件對于銑刀的種類、刀頭的形狀都有著不同的要求，如果選擇不當(dāng)，將會(huì)嚴(yán)重影響工件的加工質(zhì)量，甚至出現(xiàn)大量殘次品，造成損失。

2 數(shù)控銑加工的切削量確定

數(shù)控銑加工中對工件的加工是通過不同方向的切削來實(shí)現(xiàn)的，不同的切削量對工件加工的速度、質(zhì)量以及刀具的使用壽命都有著重大的影響。切削量主要包括切削速度、背吃刀量、側(cè)吃刀量等指標(biāo)。針對不同的情況應(yīng)當(dāng)選用不同的切削量，以工件的加工精度和表面光潔度為主要標(biāo)準(zhǔn)，通過科學(xué)的計(jì)算設(shè)置切削量，以求達(dá)到加工質(zhì)量、效率和減少刀具損耗三者的平衡。

2.1 確定切削速度

切削速度的選擇需要考慮工件硬度、刀具材料、刀具壽命等諸多因素，在進(jìn)行粗加工操作時(shí)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)降低切削速度，因?yàn)榇藭r(shí)的切削深度通常較大，一旦選擇較高的切削速度將會(huì)產(chǎn)生較高的工作溫度，降低刀具的使用壽命。相反，在進(jìn)行精加工作業(yè)時(shí)可以適當(dāng)提高切削速度，保證工件表面精度和工作效率。

2.2 確定給進(jìn)速度

給進(jìn)速度是關(guān)系到加工效率的一個(gè)重要指標(biāo)，指的是每分鐘切削的深度，一般在100至200毫米之間。在使用高速鋼刀具或進(jìn)行深孔加工操作的過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況降低給進(jìn)速度，一般保持在每分鐘20毫米至50毫米左右。

2.3 吃刀量的確定

背吃刀量（側(cè)吃刀量）的確定關(guān)系到加工的操作安全以及刀具與機(jī)床的使用壽命，如果吃刀量過大，就有可能產(chǎn)生撞刀事故，損壞刀具或機(jī)床。但是，在一定范圍內(nèi)選擇可以承受的最大吃刀量能夠減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。

綜上所述，使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行銑加工，需要根據(jù)不同的工件材料、加工形狀、精度要求選擇不同的刀具。在進(jìn)行編程過程中，應(yīng)當(dāng)錄入合理的切削量，在保證加工質(zhì)量和效率的前提下盡量提高刀具的使用壽命，達(dá)到獲取最佳生產(chǎn)經(jīng)營效益的目的。