趙鵬程

（威海機(jī)械工程高級技工學(xué)校，山東 威海 264500）

為改變刀具磨損這一現(xiàn)狀，必須在實(shí)際加工過程中提升刀具應(yīng)用效率，使其在有限的使用期限內(nèi)創(chuàng)造出最大的價值，因此探究如何使刀具實(shí)現(xiàn)高效化應(yīng)用極為必要。

1 刀具應(yīng)用特點(diǎn)

根據(jù)材料、組成結(jié)構(gòu)、切割工藝等可以將刀具分為多種類型，比如基于結(jié)構(gòu)可以分為整體型、特殊型和鑲嵌型；基于材料可以分為金剛石類、高速鋼類和合金類；基于切割工藝可以分為鉆削、車削、銑削等[1]。但不管哪種類型，在實(shí)際加工過程中都必須滿足以下特征。

1.1 剛性

刀具一旦缺乏剛性，在實(shí)際加工當(dāng)中，就會因?yàn)楦咚俎D(zhuǎn)動時和材料相接觸產(chǎn)生的劇烈震動，給正在加工的零部件精密度帶來影響，拖慢加工進(jìn)度，同時這種劇烈震動還會導(dǎo)致刀具的磨損程度增加，從而縮短應(yīng)用期限。實(shí)際選用刀具時必須滿足具體的加工要求，保證基本剛性。

1.2 可換性

實(shí)際在數(shù)控加工時，往往會有不同的生產(chǎn)工序要求，這時則要應(yīng)用不同類型的刀具。一般要根據(jù)實(shí)際加工狀況選擇，這就會涉及刀具的可更換性。具體應(yīng)該在確?；Q速度的基礎(chǔ)上，把刀具完全精準(zhǔn)地安裝到刀庫及機(jī)床上，刀柄通常也要根據(jù)用途選擇，目前最常見的主要有錐柄與直柄。

1.3 系列性

數(shù)控加工是基于編程和管理達(dá)到生產(chǎn)自動化，而刀具轉(zhuǎn)動自動化必須對各項(xiàng)影響因素進(jìn)行考慮。實(shí)際生產(chǎn)時，只需要把刀具安裝到規(guī)定位置即可，如機(jī)床主軸或者刀庫上。從這來看，讓整個生產(chǎn)線保持穩(wěn)定的基本前提是刀具選擇的合理化，缺乏剛性等缺陷性刀具都會在很大程度上給產(chǎn)品質(zhì)量帶來巨大影響，所以必須基于機(jī)床的實(shí)際性能、工具以及材料等實(shí)際狀況合理選用。

2 刀具在數(shù)控加工中容易出現(xiàn)的問題

第一，極易形成切屑。工件材料不同，切削條件也會有所差異，從而導(dǎo)致切屑形狀呈多樣化特征。目前最常見的為粒狀和條狀，長期積累下去就會給整個生產(chǎn)過程帶來影響。

第二，出現(xiàn)刀具磨損。刀具出現(xiàn)磨損的原因比較多，比如在切割線中，刀具會產(chǎn)生一定熱量，從而使工具溫度上升，由此影響刀具性能，從而降低加工工件質(zhì)量。

3 鉆孔加工過程的控制策略

鉆孔加工期間需要注意多方面控制程度，比如孔邊毛刺及孔位精度等多個方面，必須將各項(xiàng)參數(shù)合理控制在相應(yīng)指標(biāo)范圍內(nèi)，才可確保刀具在正常使用情況下實(shí)現(xiàn)管控目的。刀刃的光滑程度可對實(shí)際研磨次數(shù)產(chǎn)生一定影響，在鉆孔期間應(yīng)針對刀面光滑程度進(jìn)行檢查，此項(xiàng)工作必須由專業(yè)人員進(jìn)行負(fù)責(zé)。通常出現(xiàn)專修力不平衡情況時，可能會使刀具主副切削部位產(chǎn)生破損，需要通過嚴(yán)格控制參數(shù)的方式起到預(yù)防控制效果，使刀具研磨次數(shù)合理可控，并使刀具處于最佳使用狀態(tài)。在刀具管控體系的構(gòu)建過程中，應(yīng)將刀具每次研磨要求定制問題作為研究重點(diǎn)，并在嚴(yán)格執(zhí)行過程中確認(rèn)實(shí)際返修率，從而提升管控工作力度，延長刀具壽命，通?？稍诙鄠€方面進(jìn)行分析研究。

3.1 觀察刀具表面光滑程度

刀具研磨次數(shù)在增加期間應(yīng)以刀面光滑程度作為調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，PCB 鉆孔模式在應(yīng)用過程中，在封閉形式開展期間容易增加切削熱堆積，為盡量提升刀具切削表面清潔度，應(yīng)盡量減少機(jī)械振動所產(chǎn)生的摩擦力和切削熱影響。在鉆孔作業(yè)結(jié)束后需開展系統(tǒng)檢查工作，由專業(yè)人員使用放大鏡進(jìn)行檢查時，應(yīng)確認(rèn)刀具表面光滑程度是否達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，如果發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)或裂痕需及時作更換處理。

3.2 確認(rèn)刀刃鋒利程度

刀刃的鋒利程度作為確認(rèn)切削工作平穩(wěn)程度的重要基礎(chǔ)，需要重視其完整性和對稱性是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。如果在刀具使用之前發(fā)現(xiàn)存在破損，應(yīng)立刻進(jìn)行更換，防止后續(xù)出現(xiàn)鉆削受力不平衡或位置偏差、毛刺等問題，導(dǎo)致最終質(zhì)量下降。在使用鉆頭之前，專業(yè)人員應(yīng)使用放大鏡對所有部位進(jìn)行詳細(xì)檢查，并在研磨前后注意提升管控力度，時刻檢查刀刃是否處于正常狀態(tài)，可在后續(xù)施工期間作為質(zhì)量保障。

3.3 重視參數(shù)調(diào)整問題

刀具在增加研磨次數(shù)的同時可延長使用壽命，可在工作人員對刀具切削狀態(tài)開展管控工作時，針對切削刃鋒利程度進(jìn)行詳細(xì)檢查，如果可達(dá)到新刃程度可在施工后提高孔壁精細(xì)程度及燈芯質(zhì)量等，刀具研磨期間應(yīng)注意控制系統(tǒng)應(yīng)用情況，在對其進(jìn)行甄別后，配合使用X80 倍放大鏡開展檢查工作。在控制鉆孔參數(shù)和刀具、材料使用匹配度時，需要針對刀具類型及材料情況進(jìn)行合理調(diào)整。因理論上刀具出現(xiàn)磨損問題后將會降低切削力，對膜材料的使用消耗也會逐漸增加。通過提升轉(zhuǎn)速的方式可有效加快切削力，并在加工過程中可有效提升熱能消散速度，可在正常磨損階段保證正常使用效果。

3.4 重視鉆頭研磨和鉆孔控制體系的妥善構(gòu)建

刀具研磨對實(shí)際利用率可起到一定提升作用，因其在提升使用效率的基礎(chǔ)上，可有效減少返修次數(shù)，應(yīng)針對此問題進(jìn)行研究分析，可以在降低使用成本的情況下延長刀具使用時長。在檢查過程中可以將首件加工成品的孔位精準(zhǔn)程度作為參考，在檢查孔壁等位置狀況時，如果發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時通知相關(guān)技術(shù)人員予以檢查處理，防止后續(xù)工作期間產(chǎn)生不利影響，降低實(shí)際加工質(zhì)量。

3.5 適當(dāng)控制刀具長度

在生產(chǎn)加工期間應(yīng)注意控制穩(wěn)定性及精度，防止因振動影響使刀具變長。在適當(dāng)選擇使用工具期間，應(yīng)注意工具長度是否便于擰緊，同時應(yīng)注意刀具長度與孔深度是否合理，綜合多種因素進(jìn)行適當(dāng)選控，可有效提升實(shí)際加工精度并保證分解拆卸工作不受影響。

4 刀具高效使用優(yōu)化措施

在數(shù)控加工中，刀具會在高速轉(zhuǎn)動下對材料產(chǎn)生一定切削壓力，但本身也會產(chǎn)生彈性變化。刀具還會因?yàn)槭軣岫l(fā)生磨損，對各機(jī)床加工精度帶來影響。為此，只有采用科學(xué)合理的手段選擇和管理刀具，才能提升生產(chǎn)效率，減少成本投入。

4.1 選用適合的加工工藝

工藝對于數(shù)控加工過程帶來的影響是十分顯著的，不單會給零件裝夾帶來影響，還會給刀具損耗帶來影響。當(dāng)前最常見的工藝類型主要有三種：一是直接實(shí)施熱處理，使其達(dá)到相應(yīng)的硬度要求，再進(jìn)行合理加工；二是直接實(shí)施粗加工，再進(jìn)行熱處理，完成之后再精加工；三是在原材料正火之后先進(jìn)行粗加工，當(dāng)熱處理到一定硬度要求之后再實(shí)施精加工[2]。

4.2 合理選擇刀具

4.2.1 合理選擇刀具類型

實(shí)際選擇刀具時，應(yīng)確保其類型與加工零件的實(shí)際生產(chǎn)要求相符合。比如銑刀主要被應(yīng)用在零件周邊輪廓加工當(dāng)中；硬質(zhì)性合金則主要被應(yīng)用在銑削平面上；高速鋼制作的立銑刀主要被應(yīng)用在凸臺和凹槽加工中；環(huán)形和球形的銑刀主要被應(yīng)用在立體型面等輪廓作業(yè)中；球頭刀具主要被應(yīng)用在自由曲面加工中。另外，不管是精加工、粗加工還是曲面，平頭刀具其表面的加工質(zhì)量和效率都要顯著優(yōu)于球頭，實(shí)際選擇時應(yīng)優(yōu)先平頭。

4.2.2 注重自動化換刀

目前在有些數(shù)控機(jī)床加工中，更換刀具時都需要人工進(jìn)行輔助，整體耗時較長，這就需要編程人員提前掌握刀具及刀柄的實(shí)際尺寸、合理的調(diào)整方法等，從而控制好刀具數(shù)量，合理設(shè)置刀具順序，使粗加工和精加工類的刀具都能分開應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高效率的自動換刀。

4.2.3 確保刀具刀刃的鋒利性

實(shí)際生產(chǎn)加工中，刀鋒鋒利程度和加工精密度息息相關(guān)，因此在持續(xù)加工狀態(tài)下，必須時刻關(guān)注刀鋒的具體變化，防止刀具出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。具體可以在應(yīng)用之前由專業(yè)人員應(yīng)用放大鏡對刀具各刃的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行檢查。為確保實(shí)現(xiàn)高精度的連續(xù)加工，還需提前預(yù)備多套刀具，每隔一段時間之后根據(jù)刀具的磨損程度進(jìn)行及時更換。

4.3 控制刀具長度

實(shí)際加工時必須控制好刀具長度，防止因?yàn)殚L度缺陷和工件加工之間出現(xiàn)沖突，給工件精度帶來不良影響，從而降低刀具應(yīng)用期限。通常為了確保工件加工過程中不和刀架之間出現(xiàn)碰撞，長度必須方便裝卡，例如當(dāng)?shù)毒弑仨毤庸さ街笨椎撞繒r，其長度則應(yīng)超過該孔的深度，或者為了減少振動，往往要選用較短的刀具。

此外，長度選擇還需將相關(guān)因素綜合進(jìn)去，并反饋給決策者。

4.4 合理選用切削液

在很多數(shù)控加工當(dāng)中，都必須使用專門的切削液，一是它能將加工過程中產(chǎn)生的大量熱量帶走；二是能將加工過程中產(chǎn)生的各類雜屑沖走；三是能在刀具和工件之間形成具有潤滑性質(zhì)的油膜，從而減少刀具的損耗程度。為此，實(shí)際在對高硬度材料或者高溫合金材料進(jìn)行加工時，則應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和成本投入選用適合的切削液。

4.5 確保刀刃光潔和完整

很多數(shù)控加工都是半封閉干切削模式，整個過程不易散發(fā)熱量。因此必須確保刀具切削面的光潔性，從而減少摩擦阻力，降低機(jī)械振動和切削熱量。具體可以在鉆孔之前，由專門的人員對刀具進(jìn)行詳細(xì)檢查，查看是否存在粉塵、雜質(zhì)等。切削的完整性也是確保加工質(zhì)量的重要條件，如果正式投入使用前的刀具主刃和副刃存在破損，就會影響鉆削的不平衡性，從而產(chǎn)生偏位、斷刀和鉆孔粗大等問題。為此實(shí)際投入使用前必須由專業(yè)人員對刀刃的實(shí)際完整性進(jìn)行全面檢查，特別是在研磨之后，一旦研磨次數(shù)過多，刀刃的完整性就會受到影響，所以當(dāng)研磨次數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值時則要檢查刀具的磨損狀態(tài)是否存在異常。

4.6 落實(shí)刀具研磨管理

在數(shù)控加工當(dāng)中，刀具始終處在運(yùn)行狀態(tài)，這就極易出現(xiàn)磨損、鈍化等問題，必須及時進(jìn)行研磨，確保工作效率。對刀具實(shí)施研磨最主要的目的就是使其能夠?qū)崿F(xiàn)多次應(yīng)用，延長刀具應(yīng)用壽命，從而降低成本，發(fā)揮出最大價值。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，可以專門建立一支刀具監(jiān)察小隊(duì)，在機(jī)床加工過程中展開巡視，對所有刀具狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)檢查，按照標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格判讀刻劃、磨鈍等問題，詳細(xì)記錄切削顏色及形狀，給后續(xù)的研磨和維修工作展開提供依據(jù)。同時研磨時還需控制好研磨數(shù)量和返修率。此外，在研磨之后還要建立專門的控制體系，特別是副切削刃產(chǎn)生鈍圓問題之后，必須仔細(xì)使用，及時對鉆孔參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

4.7 落實(shí)加工參數(shù)控制

當(dāng)?shù)毒叩膽?yīng)用期限和研磨次數(shù)達(dá)到一定程度時，無論采用哪種管控措施都難以確保其刀刃達(dá)到新刃的鋒利程度，從而給加工工件質(zhì)量帶來影響，所以必須落實(shí)加工參數(shù)控制。在參數(shù)控制時主要從線速度、吃刀量和進(jìn)給量著手，材料不同，刀具匹配的加工參數(shù)都是有所差異的，比如鈦合金的最佳線速度為70m/min，鋁合金則能達(dá)到300m/min，從切削深度和吃刀量來看，粗加工時車削量最大能超過單邊6mm，對數(shù)控銑來說，切深能夠超過2cm，如果使用比較小的吃刀量，則可能會影響加工效率，刀具使用期限也不會有顯著提升。

4.8 加強(qiáng)現(xiàn)場刀具管理

在加工現(xiàn)場對刀具實(shí)施有序化管理，能顯著提升加工效率，減少刀具損耗，反之則會增加損耗，影響生產(chǎn)效率。為此，實(shí)際管理時應(yīng)該將不同規(guī)格的刀具進(jìn)行分類存放，同時把新舊刀具、已研磨刀具和待研磨刀具分隔開等，從而使數(shù)控加工準(zhǔn)備耗時降到最低，提升刀具應(yīng)用效率，實(shí)現(xiàn)降本增效。

4.9 落實(shí)加工后回收

一是對可以在現(xiàn)場進(jìn)行刃磨的刀具進(jìn)行回收。很多數(shù)控車削刀片，尤其是無涂層的刀片，在磨損的時候都是可以通過手工修磨的，甚至在處理之后和新刀片相比整體效果更好。比如銑加工的刀具，其二刃和三刃平底銑刀在手工修磨之后都是可以正常應(yīng)用的。

二是對可以重新刃磨涂層的刀具進(jìn)行回收。一般涂層整體球頭銑刀等難以通過手工形式在現(xiàn)場進(jìn)行修磨，磨損之后還應(yīng)該進(jìn)行統(tǒng)一集中化管控，并由刀具供應(yīng)商進(jìn)行修磨和重新涂層，這一形式能夠有效減少刀具成本投入。

三是對報(bào)廢刀具進(jìn)行回收管理。在數(shù)控加工中，刀具難免會出現(xiàn)報(bào)廢問題，因此盡可能加大報(bào)廢損失控制極為關(guān)鍵。比如當(dāng)工人在領(lǐng)用新刀具的時候落實(shí)登記措施，或者在提供報(bào)廢刀具之后再重新給其領(lǐng)用新的，再將報(bào)廢的刀具進(jìn)行統(tǒng)一集中化回收，交給廠商進(jìn)行處理，從而減少報(bào)廢損失。

5 結(jié)語

在數(shù)控加工中，刀具消耗占據(jù)很大成本，一旦刀具使用不當(dāng)，就會影響正常生產(chǎn)，從而延誤正常進(jìn)度。為解決這一問題，則要在實(shí)際加工過程中確保刀具都能得到高效化應(yīng)用，比如在使用時要始終保持良好的光潔性和鋒利性，落實(shí)參數(shù)優(yōu)化，根據(jù)工件選擇適合的刀具，并在加工過程中落實(shí)刀具管理，完工之后加強(qiáng)回收，由此達(dá)到提升刀具應(yīng)用性能、延長使用期限、降低成本投入的目的。