浅谈数控铣刀具和切削用量的选择原则

于洋

辽宁装备制造职业技术学院(沈阳 110161)

刀具选择与切削用量确定是数控铣加工中十分重要的环节, 直接关系到加工精度、加工表面质量、加工效率。选择合适的刀具和切削用量可使加工以最低的成本、最短的时间达到最佳的加工质量。

1 数控铣加工刀具的选择

数控铣床的加工效率，加工质量与铣刀的选择有直接的关系。在数控铣床加工工艺中有着重要意义。数控铣床加工对刀具的要求更高，要求具备精度高、强度大、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。刀具及刀柄正确选择应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量等因素来选择。刀具选择应遵循的原则是：安装调整方便、刚性好、寿命和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工时的刚性。

1.1 数控铣削加工常用刀具的种类

数控铣削刀具按结构可分为整体式、镶嵌式。镶嵌式包括焊接式、机夹式。刀具按材料可分为特殊形式、高速钢刀具、硬质合金刀具、金刚石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具。加工工艺分为钻削刀具、铣削刀具、镗削刀具。按刀具形状分为平底刀、球头刀、锥度刀、T 形刀、桶状刀、异形刀。

1.2 数控铣床刀具的选择应考虑的主要因素

工件的材料和性能：有色金属、黑色金属、复合材料、塑料等；硬度、刚度、塑性、韧性、耐磨性等。

加工工艺类别：粗加工、半精加工、精加工等。

工件的几何形状、加工余量、零件精度等。

机床的加工能力，应实现一次装夹完成多道工序的加工，尽可能减少刀具数量，先铣后钻，粗、精加工刀具要分开，曲面精铣加工优先、轮廓精铣加工随后。

1.3 铣刀类型的选择

数控铣床常用刀具的用途：

(1)立铣刀（R=0)主要用于加工平面凸台、凹槽、开粗和光整加工、清根等加工时使用。

(2)键槽铣刀主要用于型腔挖槽、加工键槽等。

(3)球刀（R=D/2)主要用于曲面光整加工，粗糙度小、效率低。

(4)面铣刀主要用于较大平面的加工。

1.4 数控铣刀具参数的选择

1.4.1 立铣刀、键槽铣刀的选择原则

铣刀半径R 应小于零件最小内轮廓面一般取R=0.8-0.9Rmin 零件的加工深度不能太深，要保证刀具有足够的刚性。在深槽或通孔加工时选取L=H+R+(5-10)mm,针对不通孔或深槽加工时应选取L=H+（5-10）mm,L 为刀具切削部分的长度，H 为零件的加工深度。

1.4.2 球头铣刀的选择原则

球头铣刀主要用于曲面精加工、圆弧槽加工、圆角加工等。加工零件的外轮廓或凸台曲面时，球刀的刀角半径R 可大些，便于增加铣刀刚性。加工内轮廓和凹槽曲面时，球刀的刀具半径应小于应小于内轮廓曲面的最小曲率半径。

1.4.3 面铣刀的选择原则

面铣刀主要用于加工较大平面，粗铣时直径选小的，精铣时直径选大的。

综上所述数控铣加工刀具的选择应遵循以下原则：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。铣刀在使用前需对铣刀的尺寸进行测量，得出精准尺寸，以便于刀具半径补偿值的输入和加工过程中参数的调用，满足所需加工过程，从而加工出合格的零件。

2 铣削加工切削用量的选择原则

铣削加工切削用量包括切削速度、进给速度、背吃刀量、侧吃刀量。切削用量主要影响切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本。切削用量的选择应遵循以下原则：在保证零件加工精度和表面粗糙度的前提下，应充分发挥刀具的切削性能和刀具的耐用度，同时充分发挥机床的性能，对于不同的加工方法需选用不同的切削用量，编程人员在编程时应确定每到工序的切削用量，这样可最大限度提高生产效率、降低加工成本。

2.1 根据加工实际情况确定切削用

(1)切削速度的确定 在粗加工时根据工件材料和刀具材料确定切削速度，在切削深度和进给量确定的前提下充分发挥刀具的性能。粗加工时切削速度一般选中等或较低的数值。精加工时，切削速度的选择应避开积屑瘤区域，硬质合金刀具一般采用较高的切削速度，高速钢刀具则采用较低的切削速度。切削速度的确定应综合考虑刀具材料、工件材料、刀具寿命、切削深度与进给量、刀具的形状、机床的刚性等。

(2)进给速度的确定 进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，进给量的选择应是在能够保证质量要求的前提下，为了提高生产效率可选用较大的进给速度。一般应在100-200 mm/min 范围之内选取。在切断，加工深孔或用高速钢刀具加工时，选择较低的进给速度，一般在20-50 mm/min 范围内选取。当加工

（3)背吃刀量（侧吃刀量）的确定 背吃刀量（侧吃刀量）主要受机床刚度的限制在机床刚度允许的情况下，尽可能使背吃刀量等于零件的加工余量，可提高生产效率，减少走刀次数。对于精度和粗糙度要求较高的零件应留有足够的加工余量，数控机床的精加工余量可比普通机床的加工余量小些。

3 结语

在数控铣加工中，刀具及切削用量的确定直接影响工件的加工质量和数控机床本身性能的发挥。通过实践证明选择合理的刀具和切削用量，可提高切削效率和加工质量，还可降低成本获得最佳经济效益。