合理選擇數(shù)控銑加工中的刀具和切削用量(1) 摘要： 在借助CAM軟件進(jìn)行數(shù)控編程的過程中，刀具的選擇和切削用量的確定是十分重要，它不僅對(duì)被加工零件的質(zhì)量影響巨大，甚至可以決定著機(jī)床功效的發(fā)揮和安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。所以，在編制加工程序時(shí)，選擇合理的刀具和切削用量，是編制高質(zhì)量加工程序的前提。 關(guān)鍵詞：刀具 種類 要求 選擇 切削用量 現(xiàn)在，如Pro/ENGINEER、UG、Cimatron、MasterCAM等許多CAD/CAM軟件包都提供自動(dòng)編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問題，比如，刀具選擇、加工路徑規(guī)劃 、切削用量設(shè)定等，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動(dòng)生成NC程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床完成加工。因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的，這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對(duì)比，同時(shí)也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)。眾所周知，在借助CAM軟件進(jìn)行數(shù)控編程的過程中，刀具的選擇和切削用量的確定是十分重要，它不僅對(duì)被加工零件的質(zhì)量影響巨大，甚至可以決定著機(jī)床功效的發(fā)揮和安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。所以無論是手工編程或計(jì)算機(jī)輔助編程，在編制加工程序時(shí)，選擇合理的刀具和切削用量，是編制高質(zhì)量加工程序的前提。本文對(duì)數(shù)控編程中必須面對(duì)的刀具選擇和切削用量確定問題進(jìn)行了探討，給出了若干原則和建議，并對(duì)應(yīng)該注意的問題進(jìn)行了討論。 一、刀具的選擇 1、 數(shù)控銑加工常用刀具的種類 數(shù)控銑加工刀具種類很多，為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，所用刀具正朝著標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和模塊化的方向發(fā)展，主要包括銑削刀具和孔加工刀具兩大類。為了滿足高效和特殊的銑削要求，又發(fā)展了各種特殊用途的專用刀具。數(shù)控銑刀具的分類有多種方法，根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：整體式；鑲嵌式，采用焊接或機(jī)夾式連接，機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；特殊型式，如復(fù)合式刀具，減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：高速鋼刀具；硬質(zhì)合金刀具；金剛石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：平端立銑刀、圓角立銑刀、球頭刀和錐度銑刀等。 2、數(shù)控銑加工對(duì)刀具的要求 為了保證數(shù)控銑機(jī)床的加工精度，提高數(shù)控銑機(jī)床的生產(chǎn)效率及降低刀具材料的消耗，在選用數(shù)控銑機(jī)床刀具和刀具材料時(shí)，除滿足普通機(jī)床應(yīng)具備的基本條件外，還要考慮在數(shù)控銑機(jī)床中刀具工作條件等多方面因素，如切屑的斷屑性能、刀具快速調(diào)整與更換，因此對(duì)刀具和刀具材料提出更高的要求。 1）銑刀剛性要好 一是為提高生產(chǎn)效率而采用大切削用量的需要；二是為適應(yīng)數(shù)控銑床加工過程中難以調(diào)整切削用量的特點(diǎn)。當(dāng)工件各處的加工余量相差懸殊時(shí)，通用銑床遇到這種情況很容易采取分層銑削方法加以解決，而數(shù)控銑削就必須按程序規(guī)定的走刀路線前進(jìn)，遇到余量大時(shí)無法象通用銑床那樣“隨機(jī)應(yīng)變”，除非在編程時(shí)能夠預(yù)先考慮到，否則銑刀必須返回原點(diǎn)，用改變切削面高度或加大刀具半徑補(bǔ)償值的方法從頭開始加工，多走幾刀。但這樣勢必造成余量少的地方經(jīng)常走空刀，降低了生產(chǎn)效率，如刀具剛性較好就不必這么辦。2）銑刀的耐用度要高 尤其是當(dāng)一把銑刀加工的內(nèi)容很多時(shí)，如刀具不耐用而磨損較快，就會(huì)影響工件的表面質(zhì)量與加工精度，而且會(huì)增加換刀引起的調(diào)刀與對(duì)刀次數(shù)，也會(huì)使工作表面留下因?qū)Φ墩`差而形成的接刀臺(tái)階，降低了工件的表面質(zhì)量。除上述兩點(diǎn)之外，互換性好，便于快速換刀；刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時(shí)間； 刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇?，以利于切屑的排除?系列化，標(biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理，等等這些是數(shù)控加工與普通機(jī)床加工對(duì)刀具的不同要求。 3、數(shù)控銑加工刀具類型的選擇 刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。生產(chǎn)中，被加工零件的幾何形狀是選擇刀具類型的主要依據(jù)。1）銑削刀具的選用：加工曲面類零件時(shí)，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點(diǎn)相切，而避免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采用球頭刀，粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀；銑較大平面時(shí)，為了提高生產(chǎn)效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀；銑小平面或臺(tái)階面時(shí)一般采用通用銑刀；銑鍵槽時(shí)，為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀；2）孔加工刀具的選用：數(shù)控機(jī)床孔加工一般無鉆模，由于鉆頭的剛性和切削條件差，選用鉆頭直徑D應(yīng)滿足L/D5（L為鉆孔深度）的條件；鉆孔前先用中心鉆定位，保證孔加工的定位精度；精絞前可選用浮動(dòng)絞刀，絞孔前孔口要倒角；鏜孔時(shí)應(yīng)盡量選用對(duì)稱的多刃鏜刀頭進(jìn)行切削，以平衡鏜削振動(dòng)；盡量選擇較粗和較短的刀桿，以減少切削振動(dòng)。在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行，占用輔助時(shí)間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：盡量減少刀具數(shù)量；一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工部位；粗精加工的刀具應(yīng)分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；先銑后鉆；先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個(gè)加工成本大大降低?？傊鶕?jù)被加工工件材料的熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數(shù)控銑床的生產(chǎn)效率和獲得滿意的加工質(zhì)量的前提。