胡萍

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率也提出了越來(lái)越高的要求.數(shù)控加工中心是一種新型的加工設(shè)備。文章從刀具材料、刀具類型，切削用量的選擇，工件材料以及加工工藝對(duì)零件加工的影響，對(duì)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本對(duì)企業(yè)的影響。在下面的論文中將會(huì)提出一些方法來(lái)探討這些問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：工件材料；刀具材料；進(jìn)給量；切削速度切削效率

隨著技術(shù)的更新與發(fā)展，為了提高工廠生產(chǎn)效率適應(yīng)工廠的需要，在加工產(chǎn)品時(shí)，一定要想到影響加工中心切削的各種因素，合理的選擇切削因素，可有效地提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，為加工生產(chǎn)帶來(lái)最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 影響因素

（1）刀具材料。根據(jù)刀具材料不同，允許的最高切削速度也不同。高速鋼刀具耐高溫切削速度不到50mm/min，碳化物刀具耐高溫切削速度可達(dá)100mm/min以上，陶瓷刀具的耐高溫切削速度可高達(dá)1000mm/min。

（2）工件材料。根據(jù)工件材料不同，所選擇的刀具、進(jìn)給速度、切削速度不同，所以要認(rèn)真的分析工件的材料，合理的選擇切削因素。

（3）刀具壽命。在加工的過(guò)程中，在確保工件的精度和粗糙度時(shí)，最大的保證刀具的使用壽命，合理選擇切削用量。

（4）切削深度、進(jìn)給量和切削速度。切削深度與進(jìn)給量大，切削阻力也大，切削熱量也會(huì)增加，因此機(jī)床切削速度應(yīng)降低。

（5）刀具的形狀。刀具的刃口鋒利程度和刀具的角度大小都會(huì)影響機(jī)床的切削參數(shù)。

（6）冷卻方式。合理的選用冷卻方式可以減慢刀具的磨損量、提高表面加工質(zhì)量和清洗零件的作用。

2 改良措施

2.1 合理選擇刀具

加工中心常用刀具的類型有很多，為了適應(yīng)加工中心高速度、高效率和自動(dòng)化程度較高的特點(diǎn)，所使用刀具正朝著標(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深孔刀具兩大類。為了提高工件生產(chǎn)效率和特殊的工件銑削要求，又形成了各種特殊用途的專用刀具。數(shù)控加工中心刀具的分類有很多方法，根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)分為：①整體式；②鑲嵌式；③特殊型式。根據(jù)制造刀具所選用的結(jié)構(gòu)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。從加工中心銑削的工藝上可分為：平頭立銑刀、圓角立銑刀、球頭銑刀和錐度銑刀等。

合理的安排刀具一般應(yīng)該遵循以下原則：①盡量減少換刀數(shù)量；②一把刀具盡可能加工所有的切削區(qū)域；③粗銑精銑加工的刀具應(yīng)該分開(kāi)使用，即使是相同規(guī)格尺寸的刀具；④先銑后鉆；⑤先進(jìn)行曲面的精加工，而后進(jìn)行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應(yīng)盡可能的利用加工中心的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，以提高工件生產(chǎn)效率等。

2.2 改善工件的可加工性

（1）合理選擇材料

在不影響使用的前提下，盡量選擇便于銑削加工的材料，材料的硬度和強(qiáng)度越高，切削力越大，刀具磨損越嚴(yán)重，摩擦越大，不利于提高工件加工效率。材料的塑性，韌性越好，不利于斷屑，也不利于加工。

（2）改善材料的化學(xué)成分

如果在鋼中適當(dāng)?shù)奶砑右恍┰?，如硫，鉛，磷等，這些元素能夠降低鋼的強(qiáng)度，塑性，可以使鋼的切削加工性得到顯著的改善。加入鉛使材料組織結(jié)構(gòu)不連接，有利于斷屑，還能形成潤(rùn)滑膜減小摩擦系數(shù)。

（3）進(jìn)行熱處理

熱處理可以改變材料的金相組織，從而改善材料的切削加工性。高碳鋼，工具鋼的硬度較高，有較多的網(wǎng)狀，片狀滲碳體組織，經(jīng)過(guò)球化退火可以降低硬度，得到球狀滲碳體。低碳鋼塑性太高，可以通過(guò)正火提高硬度。

2.3 制定合理的加工工藝

（1）為了提高數(shù)控加工中心的生產(chǎn)效率，首先應(yīng)該認(rèn)真分析零件圖，弄清加工零件的材料、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工精度、粗糙度等方面的技術(shù)要求，然后選擇合理的銑削加工方式。

（2）合理的安裝工件，提升裝夾速度

數(shù)控加工中心主要用于加工形狀復(fù)雜和異型的零件，但所使用夾具結(jié)構(gòu)往往并不復(fù)雜，數(shù)控加工中心夾具的選用可根據(jù)生產(chǎn)零件的數(shù)量來(lái)確定。對(duì)于單件、小批量、大批量的模具加工來(lái)說(shuō)，一般可直接在加工臺(tái)面上通過(guò)調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)定位夾緊，盡量減少裝夾的次數(shù)，盡量在一次定位裝夾后，加工出全部需要加工表面；減少人工調(diào)整的時(shí)間，可以充分的發(fā)揮數(shù)控加工中心的功效，然后通過(guò)加工坐標(biāo)系的定位來(lái)確定零件的位置。

在數(shù)控加工中心上加工零件時(shí)，工件的定位安裝應(yīng)該與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)和編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一；加工中心切削加工時(shí)，在對(duì)零件進(jìn)行合理定位、夾緊設(shè)計(jì)以及夾具和刀具的選用等問(wèn)題上要作全面的考慮。在設(shè)計(jì)選擇夾具時(shí)，首先保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定。然后要協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系尺寸之間的關(guān)系。同時(shí)還應(yīng)該考慮以下幾方面：

1）當(dāng)小批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量采用通用夾具、可調(diào)式夾具和組合夾具，以縮短加工時(shí)準(zhǔn)備的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率節(jié)省生產(chǎn)成本；

2）在批量生產(chǎn)零件時(shí)考慮采用專用夾具；

3）裝卸零件時(shí)要迅速、安全、方便；

4）夾具上的零部件不能妨礙機(jī)床對(duì)零件表面的加工；

5）在選擇裝夾時(shí)應(yīng)利于刀具之間的交換，避免發(fā)生碰撞；

6）在大批量生產(chǎn)中還可以采用多件夾具，以便提高加工的效率

（3）制定正確的加工路線

制定正確的加工路線應(yīng)遵循以下原則：必須保證零件的加工精度和表面粗糙度符合圖紙的要求，應(yīng)盡量使用加工路線最短，切削量最優(yōu)化，這樣既可以減少加工程序段，又可以減少刀具空行程的走刀時(shí)間；應(yīng)使計(jì)算數(shù)值簡(jiǎn)單，加工程序段數(shù)量較少，以減少編程時(shí)的工作量。此外，確定零件加工路線時(shí)，還要考慮到工件的加工余量、工件的結(jié)構(gòu)類型和刀具的剛度等情況，確定是一次走刀可以完成，還是多次走刀可以完成。同時(shí)，應(yīng)該盡量做到一次裝夾、多方位加工，一次加工成形。正確的加工路線流程，是保證工件加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)，這樣，既能有效地提高生產(chǎn)效率又能很好地保證零件的精度要求。

2.4 選擇合理的切削要素

（1）切削深度ap的選擇；

切削深度，通常是根據(jù)工序類型、余量大小及工藝系統(tǒng)的剛性等因素，來(lái)確定具體的走刀次數(shù)和每次走刀的切削深度。選擇較大的切削深度，超過(guò)刀具或刀桿的強(qiáng)度甚至機(jī)床的剛度，尤其是在粗加工、切削量過(guò)大，往往是造成刀具斷刀的主要原因。在系統(tǒng)剛性不足的情況下，過(guò)大的切削深度產(chǎn)生的切削力會(huì)引床身的振動(dòng)，也會(huì)造成刀具的斷刀或崩刃，會(huì)降低加工精度以及表面質(zhì)量。通常切削深度最大不能超過(guò)刀具直徑的60%。然而，片面地減小每次走刀的深度，會(huì)增加工件走刀的次數(shù)，降低加工的生產(chǎn)效率，也增加加工的時(shí)間，從而增加生產(chǎn)的成本。

（2）進(jìn)給量f的選擇

主要根據(jù)零件的類型而定。粗加工時(shí)應(yīng)該選擇較大的進(jìn)給量，可提高加工的效率，但隨著進(jìn)給量的增加，切削力增加，從而受到機(jī)床剛度、進(jìn)給機(jī)構(gòu)的剛度，零件形狀、刀具剛性和強(qiáng)度等因素的制約。過(guò)大的進(jìn)給量是造成刀具斷刀、崩刃以及刀尖塑性變形的重要原因，從而影響工件的正常加工。在半精加工或精加工中，要按工件表面粗糙度的要求，根據(jù)刀具的剛度及切削用量來(lái)確定進(jìn)給量。

此外，在切削時(shí)的深度和進(jìn)給量的大小還會(huì)影響刀具斷屑效果。

（3）切削速度Vc的選擇

銑削的切削速度Vc與刀具的耐用度 、每齒進(jìn)給量、背吃刀量以及銑刀齒數(shù)成反比，而與銑刀直徑成正比。根據(jù)具體的加工工件選定了切削深度和進(jìn)給量，切削速度的選定將最終確定金屬切削率的大小和刀具壽命的長(zhǎng)短，并關(guān)系到切削加工時(shí)效果的好壞與切削加工效率和成本的高低。

4 結(jié)束語(yǔ)

上所述，在數(shù)控加工中心的實(shí)際應(yīng)用中，只要我們能充分了解加工中心以及所加工的零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和在實(shí)習(xí)中掌握一些基本原則就能有效的提高數(shù)控加工中心的切削效率，只有選擇合適的刀具、切削用量，在最短的時(shí)間里加工出精度要求高、表面質(zhì)量好的產(chǎn)品，為企業(yè)創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

1.數(shù)控編程與工藝 主編 侯培紅

2.數(shù)控銑削編程與操作 主編 張瑜勝 劉欣欣 2009.07