李曉丹

（秦皇島市首鋼長(zhǎng)白機(jī)械有限責(zé)任公司，河北 撫寧 066311）

1 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：①整體式;②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;③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：①高速鋼刀具;②硬質(zhì)合金刀具;③金剛石刀具;④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,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(shì)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/D≤5(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(cè)量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行,占用輔助時(shí)間較長(zhǎng),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:①盡量減少刀具數(shù)量;②一把刀具裝夾后,應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工部位;③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;④先銑后鉆;⑤先進(jìn)行曲面精加工,后進(jìn)行二維輪廓精加工;⑥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?根據(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。

2 切削用量的確定

（1）切削速度的確定 銑削的切削速度與刀具的耐用度T、每齒進(jìn)給量fz、背吃刀量ap、側(cè)吃刀量ae以及銑刀齒數(shù)Z成反比,與銑刀直徑d成正比。其中原因是fz、ap、ae、Z增大時(shí),使同時(shí)工作齒數(shù)增多,刀刃負(fù)荷和切削熱增加,加快刀具磨損,因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。如果加大銑刀直徑則可以改善散熱條件,相應(yīng)提高切削速度。

（2）進(jìn)給速度的確定 進(jìn)給速度F是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù),主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。在輪廓加工中,在接近拐角處應(yīng)適當(dāng)降低進(jìn)給量,以克服由于慣性或工藝系統(tǒng)變形在輪廓拐角處造成“超程”或“欠程”現(xiàn)象。確定進(jìn)給速度的原則:①當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí),為提高生產(chǎn)效率,可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100~200mm/min范圍內(nèi)選取。②在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí),宜選擇較低的進(jìn)給速度,一般在20~50mm/min范圍內(nèi)選取。③當(dāng)加工精度,表面粗糙度要求高時(shí),進(jìn)給速度應(yīng)選小些,一般在20~50mm/min范圍內(nèi)選取。④刀具空行程時(shí),特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí),可以選擇該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)給定的最高進(jìn)給速度。

（3）背吃刀量(或側(cè)吃刀量)的確定 在保證加工表面質(zhì)量加工質(zhì)量的前提下,背吃刀量(ap)應(yīng)據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定,在剛度允許的條件下,應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量,這樣可以減少走刀次數(shù),提高生產(chǎn)效率。工件表面粗糙度要求為Ra3.2~12.5μm,分粗銑和半精銑兩步銑削加工,粗銑后留半精銑余量0.5~1.0mm;工件表面粗糙度要求為Ra0.8~3.2μm,可分粗銑、半精銑、精銑三步銑削加工,半精銑時(shí)端銑背吃刀量或圓周銑側(cè)吃刀量取1.5~2mm,精銑時(shí)端銑背吃刀量取0.5~1mm,圓周銑側(cè)吃刀量取0.3~0.5mm。

3 結(jié)語

總之,零件數(shù)控編程具有很大的靈活性,只有正確理解以上工藝參數(shù),在實(shí)踐中不斷進(jìn)行總結(jié),才能編制出高質(zhì)量的加工程序,加工出高質(zhì)量的模具零件。