關(guān)于機(jī)械數(shù)控加工過(guò)程中刀具的合理使用控制和研究

李麗輝

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，制造水平不斷提升，為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的統(tǒng)一各行各業(yè)開(kāi)始追求“高效低成本”，力求在實(shí)際進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中利用先進(jìn)工藝，提高生產(chǎn)效率。在機(jī)械數(shù)控加工這一生產(chǎn)活動(dòng)中，刀具的合理使用、合理控制都將直接影響機(jī)械數(shù)控加工的經(jīng)濟(jì)效益。文章也將研究著力點(diǎn)放在這一角度，將機(jī)械數(shù)控加工過(guò)程中的刀具作為研究對(duì)象，從鉆削原理、刀具使用特征、刀具研磨、過(guò)程控制四個(gè)大方面入手，探析如何在機(jī)械數(shù)控加工過(guò)程中合理使用、控制刀具，以供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械數(shù)控加工;刀具;合理使用;控制

中圖分類號(hào)：TN41? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）05-0070-02

0? 引言

相比較于普通車床而言，數(shù)控車床在多個(gè)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，如加工精度、生產(chǎn)效率等。數(shù)控車床逐漸成為機(jī)械生產(chǎn)的重要手段，提升數(shù)控車床的工作效益成為廣大工作人員的思考重點(diǎn)。影響數(shù)控車床工作效益的一大重要工具即刀具，刀具的質(zhì)量、使用、控制都將直接影響機(jī)械數(shù)控車床的運(yùn)行穩(wěn)定以及運(yùn)行安全。因此，在推進(jìn)數(shù)控車床機(jī)械生產(chǎn)的過(guò)程中相關(guān)工作人員必須重視刀具的使用與控制，這樣才能夠在保障安全性的同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益，適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需要。

1? 刀具的發(fā)展歷史

隨著人類文明的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，刀具的使用越來(lái)越廣泛，在機(jī)械數(shù)控加工過(guò)程中具有重要作用。要想合理地使用、控制、研究刀具，首先我們應(yīng)當(dāng)對(duì)刀具的發(fā)展歷史有著初步的了解，即從歷史入手為后續(xù)控制使用做好鋪墊。

刀具的快速發(fā)展是在18世紀(jì)后期，伴隨蒸汽機(jī)等及其發(fā)展而來(lái)。在1783年，法國(guó)勒內(nèi)率先制作成功銑刀，在1792年，英國(guó)的莫茲利又指出了絲錐和扳牙，在逐漸發(fā)展中到了1923年，德國(guó)的施勒特爾發(fā)明了硬質(zhì)合金。再到1929年，瑞士山特維克鋼廠利用化學(xué)氣象沉淀法生產(chǎn)出了碳鈦涂層硬質(zhì)合金刀片。

從刀具的發(fā)展史入手，我們能夠看到人們對(duì)刀具的使用以及需求發(fā)生了越來(lái)越高的變化，既要求其強(qiáng)度、韌性、硬度、耐磨性，又要求其使用有效性以及控制有效性。

2? 鉆削原理

要想合理的使用、控制刀具，首先我們必須明確刀具在數(shù)控車床機(jī)械加工過(guò)程中的具體使用，即鉆削原理。機(jī)械數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)，即自身運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中其刀具部分會(huì)快速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)毒呓佑|到需要鉆削的材料時(shí)，會(huì)對(duì)材料產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的鉆削壓力，隨著壓力的逐漸增大，作用點(diǎn)的精確且到位，鉆削目的則會(huì)達(dá)到。

當(dāng)然，在操作的過(guò)程中材料本身和刀具之間二者緊密貼合。鉆削的過(guò)程中產(chǎn)生較大壓力的同時(shí)二者之間也產(chǎn)生較大的摩擦，材料的溫度會(huì)不斷提升[1]。不同的材料會(huì)因?yàn)槠洳馁|(zhì)而產(chǎn)生不同的溫度變化，倘若不能夠有效地針對(duì)鉆削的對(duì)象即材料以及刀具的磨合情況做及時(shí)的觀察、控制、處理，就會(huì)導(dǎo)致材料的溫度失控，最終影響到機(jī)械數(shù)控機(jī)床的使用安全性。且我們提到，不同的加工材料在“被加工”時(shí)會(huì)出現(xiàn)不同的溫度，因此工作人員應(yīng)當(dāng)選擇合適的控制方法，既要根據(jù)材料和刀具之間摩擦產(chǎn)生的硬度改變情況做細(xì)致分析，又要適當(dāng)?shù)膶?duì)加工材料的切割面積做及時(shí)且有效的控制。這樣才能夠真正保障加工工作的順利進(jìn)行，才能夠合理的利用、使用刀具。

3? 刀具使用特征

要想合理的使用與控制刀具，首先必須明確相較于普通機(jī)床而言機(jī)械數(shù)控機(jī)床使用的刀具究竟有何差別，只有明確其刀具本體的特殊性，才能夠在使用的過(guò)程中更為精準(zhǔn)且具體的使用與控制。

機(jī)械數(shù)控機(jī)床使用的刀具，其具體特征表現(xiàn)如下特征。

①剛性好，尤其是在粗加工的過(guò)程中刀具的使用特征更為明顯;②精度高，能夠針對(duì)性對(duì)應(yīng)到具體的實(shí)際鉆削、切割工作中;③抗震性好，能夠很好地抵抗摩擦和壓力;④互換性，在刀具破損后能夠及時(shí)的根據(jù)機(jī)械加工的需要進(jìn)行刀具的更換;⑤壽命長(zhǎng)，切削的過(guò)程中能夠有效的根據(jù)材料進(jìn)行刀具尺寸的調(diào)整，不會(huì)造成“不對(duì)位”情況的發(fā)生，折損刀具的使用壽命;⑥可靠性強(qiáng)，能夠在斷屑、卷屑中擁有良好的可靠性。

在充分了解刀具實(shí)用特性的基礎(chǔ)上把握刀具的特點(diǎn)，在后續(xù)開(kāi)展刀具管理與使用時(shí)便有了基本的參照標(biāo)準(zhǔn)，從標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)將刀具本身的特點(diǎn)保持，這便是有效管理與控制的最終目的，也是服務(wù)于機(jī)械數(shù)控機(jī)床加工的目的。

4? 刀具研磨

上述我們也提到，隨著刀具的不斷使用，刀具會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，如磨損度加大、摩擦加劇等，導(dǎo)致機(jī)械數(shù)控機(jī)床中的刀具使用優(yōu)點(diǎn)逐漸下降。就具體的刀具的磨損典型階段進(jìn)行分析，它包括初期磨損、正常磨損、急劇磨損，且刀具的磨損狀況會(huì)因?yàn)榧庸げ煌牟牧弦约暗毒弑旧聿煌男再|(zhì)而產(chǎn)生不同的磨損狀態(tài)。就機(jī)械車床加工過(guò)程中的實(shí)踐研究，一般在使用刀具加工高Tg、無(wú)鹵素、陶瓷以及厚銅板等材料時(shí)刀具的使用磨損狀況將會(huì)更為突出，若在后續(xù)使用和管理這類刀具時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致刀具快速進(jìn)入到極具磨損狀態(tài)，這樣會(huì)影響刀具的使用，更會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

為合理利用刀具，發(fā)揮刀具的特殊優(yōu)勢(shì)。在使用刀具完成工作時(shí)要定期的檢查刀具，同時(shí)就有問(wèn)題的刀具進(jìn)行研磨，這樣能夠通過(guò)研磨的方式促使刀具恢復(fù)原本的使用效率。同樣在使用刀具進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程中，工作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)所加工的材料進(jìn)行刀具的參數(shù)調(diào)整，要保證刀具在使用過(guò)程中能夠處于“正常磨損”狀態(tài)，這樣刀具才能夠發(fā)揮自身的作用，這樣刀具研磨才能夠有方向，且具體、科學(xué)、有效的順利進(jìn)行。

當(dāng)然，研磨也不是隨便進(jìn)行的，它需要工作人員對(duì)刀具的研磨量進(jìn)行一定的把控。一般來(lái)說(shuō)刀具的研磨頻率應(yīng)當(dāng)在30～50μm/次[2]。并且研磨后的刀具和研磨前的刀具本身有了區(qū)別，因此不能進(jìn)行統(tǒng)一管理，要適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行刀具分類管理。這樣才能夠保證每一個(gè)刀具對(duì)應(yīng)每一個(gè)使用、對(duì)應(yīng)每一個(gè)保存與每一個(gè)管理，避免刀具使用過(guò)程中出現(xiàn)隱患。

此外，工作人員也應(yīng)當(dāng)積極思考這一問(wèn)題，即為什么刀具會(huì)造成這樣的磨損和破壞。一般來(lái)說(shuō)刀具的磨損和破壞處于非正常狀態(tài)下是因?yàn)槭褂谜咴谑褂眠^(guò)程中存在問(wèn)題，才會(huì)導(dǎo)致刀具的非正常磨損。所以，在進(jìn)行刀具研磨的過(guò)程中工作人員也應(yīng)當(dāng)及時(shí)就刀具磨損和破壞情況進(jìn)行及時(shí)的思考處理，糾正使用錯(cuò)誤，引導(dǎo)正確使用，進(jìn)而進(jìn)一步增強(qiáng)刀具的使用壽命。

5? 過(guò)程控制

在機(jī)械數(shù)控加工過(guò)程中，對(duì)工作人員的刀具使用技術(shù)有著更高的要求。包括對(duì)孔位精度、孔壁粗糙精度、孔邊毛刺等多個(gè)考慮內(nèi)容，這些因素直接影響著刀具的使用。因此，要想合理的利用與控制刀具，工人就必須對(duì)刀具的使用過(guò)程進(jìn)行必要的控制，從如下幾個(gè)角度入手：

5.1 檢驗(yàn)刀面光滑情況? 在使用刀具進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中，工作人員必須隨時(shí)隨地的對(duì)刀具的表面光滑程度進(jìn)行檢驗(yàn)，如在生產(chǎn)之前、在生產(chǎn)間歇、在生產(chǎn)之后，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。當(dāng)?shù)毒吣p嚴(yán)重時(shí)整個(gè)刀面的光滑程度也會(huì)受到影響，倘若不及時(shí)處理，后續(xù)繼續(xù)進(jìn)行任務(wù)加工時(shí)產(chǎn)品的生產(chǎn)也會(huì)因此而受到影響。因此，在控制使用刀具時(shí)必須及時(shí)就刀具的光滑程度進(jìn)行檢測(cè)。

刀具的光滑程度檢測(cè)實(shí)際上是有一個(gè)相對(duì)詳細(xì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)豐富的老員工能夠直接按照檢測(cè)所得結(jié)果與額定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，直接比較出相對(duì)清晰的數(shù)據(jù)，從而根據(jù)數(shù)據(jù)分析出全面的影響因素影響，及時(shí)就數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)控。當(dāng)然，一些新工人不具備這樣的能力，則可以通過(guò)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按部就班的對(duì)照來(lái)分析數(shù)據(jù)，檢測(cè)刀面的光滑情況[3]。

影響刀具光滑程度的因素有很多，包括刀具質(zhì)量問(wèn)題、刀具使用情況、刀具熱量散發(fā)等。倘若是相對(duì)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，工人可以及時(shí)就問(wèn)題進(jìn)行調(diào)控處理。倘若影響刀具光滑情況的問(wèn)題組成相對(duì)復(fù)雜，那么工人則應(yīng)當(dāng)從多個(gè)角度來(lái)進(jìn)行配合檢測(cè)，及時(shí)的解決問(wèn)題。當(dāng)然，在日常的機(jī)械數(shù)控機(jī)床使用過(guò)程中，為了保證刀面的光滑程度，也應(yīng)當(dāng)做好必要的預(yù)防解決措施。

5.2 控制刀具鋒利程度? 數(shù)控機(jī)床的刀具鋒利程度將會(huì)直接影響材料的切割效果，也是過(guò)程控制的重要內(nèi)容。這要求工人在使用機(jī)械數(shù)控機(jī)床工作的過(guò)程中要定期對(duì)刀具的鋒利程度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)觀察刀具是否在使用過(guò)程中存在鋒利度不均勻的情況，避免在使用過(guò)程中影響后續(xù)產(chǎn)品的生產(chǎn)效果?；颉芭R時(shí)抱佛腳”，進(jìn)行及時(shí)檢修，影響工作進(jìn)度。

刀具的鋒利度檢驗(yàn)需要專門的、具有豐富技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的工作人員來(lái)完成，需要利用放大鏡來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)，且在后續(xù)研磨刀具后也必須就刀具當(dāng)下的鋒利度情況進(jìn)行二次檢測(cè)。這樣的檢測(cè)主要將著力點(diǎn)放在觀察刀刃部分是否有細(xì)小的缺陷，觀察刀具的損壞密集程度等。這里所受的放大鏡需要用X80倍的放大鏡進(jìn)行刀具檢查，這一技術(shù)型方法必須通過(guò)專業(yè)的工作人員來(lái)完成，才能確保刀具的鋒利程度滿足產(chǎn)品生產(chǎn)需要。

當(dāng)然，這也對(duì)工作人員提出了一定的工作要求。即在進(jìn)行鋒利度檢測(cè)的過(guò)程中必須嚴(yán)格按照刀具的鋒利度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，要認(rèn)真、細(xì)致，做好檢查準(zhǔn)備工作，及時(shí)進(jìn)行鋒利度檢測(cè)結(jié)果的登記，避免出現(xiàn)遺漏，確保每一次鋒利度檢測(cè)到位。

5.3 檢查參數(shù)調(diào)整情況? 在使用機(jī)械數(shù)控機(jī)床加工的過(guò)程中，工人必須對(duì)其參數(shù)進(jìn)行必要的檢驗(yàn)活動(dòng)。因?yàn)樵跀?shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)參數(shù)的錯(cuò)誤，或參數(shù)的不搭配。當(dāng)檢查的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)參數(shù)與額定數(shù)額不符合時(shí)必須及時(shí)作出調(diào)整，否則會(huì)影響產(chǎn)品的生產(chǎn)，甚至?xí)斐砂踩[患。

生產(chǎn)任務(wù)的不同對(duì)刀具的參數(shù)要求也有所不同，刀具的參數(shù)必須根據(jù)生產(chǎn)要求調(diào)整與轉(zhuǎn)變。而參數(shù)的調(diào)整實(shí)際上很難由人為進(jìn)行精準(zhǔn)控制，這會(huì)導(dǎo)致在確定參數(shù)時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤。因此，為解決這一問(wèn)題可以使用自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)。目的是及時(shí)的發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床加工中存在的參數(shù)不匹配問(wèn)題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)參數(shù)的誤差，進(jìn)行的調(diào)整。刀具在使用一段時(shí)間后會(huì)因?yàn)楦鞣N因素而造成原有既定參數(shù)的變化，這也決定了工人必須階段性的進(jìn)行參數(shù)檢查，避免出現(xiàn)較大的參數(shù)不匹配問(wèn)題發(fā)生[4]。

只有確保參數(shù)與產(chǎn)品生產(chǎn)的相關(guān)要求相匹配，這樣刀具才能夠在使用過(guò)程中更好的發(fā)揮自身的穩(wěn)定性，才能夠科學(xué)且合理的展開(kāi)加工任務(wù)，防止刀具出現(xiàn)過(guò)分的磨損情況，將其控制在相對(duì)合理的范圍之內(nèi)。

5.4 檢查管控體系完整性? 檢驗(yàn)鉆孔以及刀具的管控體系是否完善也是過(guò)程控制的重要內(nèi)容，需要工作人員及時(shí)檢查、及時(shí)調(diào)節(jié)控制。正如同企業(yè)管理一樣，即使在刀具使用這一小的范疇內(nèi)，也必須具備相對(duì)完全且有效的監(jiān)控體系。

第一，要對(duì)刀具的研磨和檢查工作做到有效管控。明確具體的檢查、研磨次數(shù)，對(duì)每一次的返修情況作出記錄。這樣能夠做到“心中有數(shù)”，也能夠避免出現(xiàn)刀具研磨和使用的問(wèn)題;第二，要對(duì)鉆孔工作進(jìn)行必要且有效的管控，及時(shí)的對(duì)刀具進(jìn)行復(fù)檢。當(dāng)復(fù)檢出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，無(wú)論是多么細(xì)小的問(wèn)題都需要進(jìn)行處理，而不是忽略。避免在實(shí)際過(guò)程中因?yàn)橐恍┘?xì)小的問(wèn)題而影響刀具作用的發(fā)揮，致使后續(xù)不合格刀具應(yīng)用在機(jī)械數(shù)控車床加工工作中。

6? 結(jié)束語(yǔ)

正如上述所說(shuō)，數(shù)控車床機(jī)械加工過(guò)程中刀具的合理利用與控制實(shí)際上是一個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程。它需要把握其鉆削原理，在此基礎(chǔ)上著眼于細(xì)節(jié)，進(jìn)行刀具的研磨、合理的選擇、正確的使用、必要的控制。這樣才能夠真正發(fā)揮刀具的積極作用，進(jìn)一步推動(dòng)數(shù)控車床機(jī)械加工工作的開(kāi)展，在節(jié)約成本、提升質(zhì)量、保證安全的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)“多贏”。

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