技师评审论文：刀具和切削用量的选择
刀具和切削用量的选择
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（单位：江苏盐城技师学院 邮编：224000）
2009-4-6
刀具和切削用量的选择
【摘 要】 在UG软件进行数控编程的过程中，刀具的选择和切削用量决定着工件质量的好坏，所以，在编写加工程序时，刀具和切削用量的合理选择，是编写高质量程序，高质量加工的前提。
【关键词】 刀具 切削用量
如今，如ProE,UG,MasterCAM等软件都提供自动生成程序功能，这些软件一般是在编程界面中显示刀具轨迹生成的有关问题，例如，刀具种类的选择、刀具轨迹安排 、切削用量设定等，编程人员把相关的数值设置完善了，就可以自动生成NC程序并经过后处理传输到数控机床上进行加工。因此，编程人员对刀具和切削用量的合理选择必须了解，编程的时候必须考虑到数控加工本身特点。在借助UG等软件进行数控编程的过程中，刀具的选择和切削用量的合理选择是十分重要，它不仅影响加工零件的质量，甚至决定着机床性能功效的发挥，有利于安全生产的顺利进行。所以无论是手工编程或自动编程，在编写加工程序时，选择合理的刀具和切削用量，是编写高质量加工程序的前提。本论文对数控编程中刀具选择和切削用量的合理选择进一步的分析。
一、刀具的选择
1、常用刀具的种类
刀具种类很多，为了适应加工中心机床高速、高效和高自动化程度的特点，主要包括铣削刀具（图一）和孔加工刀具（图二）两大类，图中的刀具只是部分而已。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；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。从铣削工艺上可分为：平端立铣刀、圆角立铣刀、球头刀和锥度铣刀等。
图一
图二
2、对刀具的要求
为保证加工中心机床的加工精度，提高生产率和降低刀具磨损，在选用刀具和刀具材料时，要考虑到在加工中心机床中刀具工作条件等多方面因素，例如切屑的断屑性能、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 为提高生产率，铣削用量必需要大，所以铣刀的刚性一定要好；为适应加工过程中难以调整切削用量的特点。铣削就必须按程序规定的走刀路线前进，遇到余量大时无法像通用铣床那样随心应手了，除非在编程时考虑到了这一点，否则铣刀必须返回原点，用加大刀具半径补偿值的方法从头开始加工，多走几刀。余量少的地方肯定走空刀，降低了生产效率，刀具刚性好的话就简单多了。
2）铣刀的耐用度要高 尤其是当一把铣刀加工工序很多时，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痕，降低了工件的表面质量。以减少换刀调整时间；刀具的断屑性能要好，以利于切屑的排除等等都是加工中心与普通机床加工对刀具的不同要求。
3、刀具类型的选择
数控加工中的刀具选择和切削用量的确定是在软件辅助下完成的。应根据机床的加工能力、工件材料的性质、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。例如，在我实习的时候就会遇到一种情况，当我铰孔时，是用钻夹头做为刀柄，由于夹紧力不够，扭矩力大导致铰孔时断刀，在这以后，铰孔我一般都采用较短的刀柄，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，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：加工中心机床的孔加工一般无钻模，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。
二、切削用量的确定
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VC、背吃刀量ap及进给量f和进给速度VF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
当切削刃上不同的切削速度不等时,由于切削速度较大的部位,切削时产生的热量多、刀具磨损快,因此,如无特殊说明,切削速度系指作用在主切削刃上的最大切削速度,则此时;
VC=πdn/1000(m/min)
下表列出了切削速度的参考值。
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0.3~0.5。
结束语:
现如今,在加工中心领域上不管是手工编程还是利用软件自动生成程序, 选择合理的刀具和切削用量，是编写高质量加工程序的根本，是做出好的模具的前提。因此,刀具和切削用量的合理选择是非常重要的。
参考文献：
汤习成 主编《机械制造工艺学》-北京:中国劳动和社会保障出版社,2004
技师评审论文：刀具和切削用量的选择
