相关热词搜索：
小议合理选择数控铣加工中的刀具和切削用量
小议合理选择数控铣加工中的刀具和切削用量 摘要：在借助CAM软件进行数控编程的过程中，刀具的选择和切削用量的确定 是十分重要，它不仅对被加工零件的质量影响巨大，甚至可以决定着机床功效的 发挥和安全生产的顺利进行。所以，在编制加工程序时，选择合理的刀具和切削 用量，是编制高质量加工程序的前提。关键词：刀具种类要求选择切削用量 现在，如Pro/ENGINEER、UG、Cimatron、MasterCAM等许多CAD/CAM 软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关 问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了 有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控 加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加 工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基 本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。众所周知，在借助CAM软件进行 数控编程的过程中，刀具的选择和切削用量的确定是十分重要，它不仅对被加工 零件的质量影响巨大，甚至可以决定着机床功效的发挥和安全生产的顺利进行。
所以无论是手工编程或计算机辅助编程，在编制加工程序时，选择合理的刀具和 切削用量，是编制高质量加工程序的前提。本文对数控编程中必须面对的刀具选 择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问 题进行了讨论。
一、刀具的选择 1、数控铣加工常用刀具的种类 数控铣加工刀具种类很多，为了适应数控机床高速、高效和自动化程度高 的特点，所用刀具正朝着标准化、通用化和模块化的方向发展，主要包括铣削刀 具和孔加工刀具两大类。为了满足高效和特殊的铣削要求，又发展了各种特殊用 途的专用刀具。数控铣刀具的分类有多种方法，根据刀具结构可分为：①整体式；
②镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；
③特 殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为：①高 速钢刀具；
②硬质合金刀具；
③金刚石刀具；
④其他材料刀具，如立方氮化硼刀 具，陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：平端立铣刀、圆角立铣刀、球头刀和锥 度铣刀等。2、数控铣加工对刀具的要求 为了保证数控铣机床的加工精度，提高数控铣机床的生产效率及降低刀具 材料的消耗，在选用数控铣机床刀具和刀具材料时，除满足普通机床应具备的基 本条件外，还要考虑在数控铣机床中刀具工作条件等多方面因素，如切屑的断屑 性能、刀具快速调整与更换，因此对刀具和刀具材料提出更高的要求。
1）铣刀刚性要好一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要；
二是为 适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。当工件各处的加工余量相差 悬殊时，通用铣床遇到这种情况很容易采取分层铣削方法加以解决，而数控铣削 就必须按程序规定的走刀路线前进，遇到余量大时无法象通用铣床那样“随机应 变”，除非在编程时能够预先考虑到，否则铣刀必须返回原点，用改变切削面高 度或加大刀具半径补偿值的方法从头开始加工，多走几刀。但这样势必造成余量 少的地方经常走空刀，降低了生产效率，如刀具刚性较好就不必这么办。2）铣 刀的耐用度要高尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损较快， 就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数， 也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。除 上述两点之外，互换性好，便于快速换刀；
刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调 整时间；
刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；
系列化，标准化，以 利于编程和刀具管理，等等这些是数控加工与普通机床加工对刀具的不同要求。
HtTp://wWW.GWYoo.com 3、数控铣加工刀具类型的选择 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能 力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀 柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加 工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。生产中，被加 工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据。1）铣削刀具的选用：加工曲面 类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮 廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣 刀；
铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶 嵌式盘形铣刀；
铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀；
铣键槽时，为了保证槽 的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀；
2）孔加工刀具的选用：数控机床孔加工一 般无钻模，由于钻头的刚性和切削条件差，选用钻头直径D应满足L/D≤5（L为钻孔深度）的条件；
钻孔前先用中心钻定位，保证孔加工的定位精度；
精绞前可选 用浮动绞刀，绞孔前孔口要倒角；
镗孔时应尽量选用对称的多刃镗刀头进行切削， 以平衡镗削振动；
尽量选择较粗和较短的刀杆，以减少切削振动。在经济型数控 加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长， 因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数 量；
②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；
③粗精加工的刀具 应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；
④先铣后钻；
⑤先进行曲面精加工， 后进行二维轮廓精加工；
⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀 功能，以提高生产效率等。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必 须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此 带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。总之，根 据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好，耐用度高 的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意的加工质量的前提。数控编 程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切 削用量包括切削速度、背吃刀量或侧吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法， 需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗 糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度并充分发挥机床的性能， 最大限度地提高生产率，降低成本。
（1）切削速度的确定铣削的切削速度与刀具的耐用度T、每齿进给量fz、 背吃刀量ap、侧吃刀量ae以及铣刀齿数Z成反比，与铣刀直径d成正比。其中原因 是fz、ap、ae、Z增大时，使同时工作齿数增多，刀刃负荷和切削热增加，加快 刀具磨损，因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。如果加大铣刀直径则可以改 善散热条件，相应提高切削速度。下表列出了铣削切削速度的参考值。
铣削时的切削速度参考表 工件材料硬度（HBS）切削速度Vc（m/min） 高速钢铣刀硬质合金铣刀 钢22518~4266~150 225~32512~3654~120 325~4256~2136~75 铸铁19021~3666~150190~2609~1845~90 260~3204.5~1021~30 （2）进给速度的确定进给速度F是数控机床切削用量中的重要参数，主要 根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进 给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。在轮廓加工中，在接近拐角处应适当 降低进给量，以克服由于惯性或工艺系统变形在轮廓拐角处造成“超程”或“欠程” 现象。确定进给速度的原则：1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生 产效率，可选择较高的进给速度。一般在100~200mm/min范围内选取。2）在切 断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在 20~50mm/min范围内选取。3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应 选小些，一般在20~50mm/min范围内选取。4）刀具空行程时，特别是远距离“回 零”时，可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。
（3）背吃刀量（或侧吃刀量）的确定在保证加工表面质量加工质量的前 提下，背吃刀量(ap)应据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下， 应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效 率。工件表面粗糙度要求为Ra3.2~12.5μm,分粗铣和半精铣两步铣削加工，粗铣 后留半精铣余量0.5~1.0mm；
工件表面粗糙度要求为Ra0.8~3.2μm，可分粗铣、半 精铣、精铣三步铣削加工，半精铣时端铣背吃刀量或圆周铣侧吃刀量取1.5~2mm， 精铣时端铣背吃刀量取0.5~1mm，圆周铣侧吃刀量取0.3~0.5mm。
总之，零件数控编程具有很大的灵活性，只有正确理解以上工艺参数，在 实践中不断进行总结，才能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的模具零件。
