数控加工刀具及参数选择经验分享

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数控加工刀具及参数选择经验分享

数控加工具有高速、高效和自动化程度高的特点，数控刀具一般分为通用刀具、专用刀具及某些特殊刀具。刀具通过刀柄连接并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。

数控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（采用焊接或机夹式联接，机夹式又可分为不转位和可转位两种）。③特殊形式，如复合式刀具、减振式刀具等。

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（涂层和非涂层）。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。随着数控技术的发展，要求我们换刀迅速，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30％～40％，金属切除量占总数的80％一90％。

数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点：①刚性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及热变形小。②互换性好，便于快速换刀。③寿命高，切削性能稳定、可靠。④刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间。⑤刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除。⑥系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。

由于数控刀具具有以上特点，以及数控技术发展需要，市面上各类辅导书花样翻新，层出不穷，其质量参差不齐，有的作者只是为了赚取稿费，其中设置参数很是随意，直接造成的后果就是很多学生拿到书籍，不知道应该相信哪本书，也给我们日常教学带来很多的麻烦，经常出现的事情就是，学生拿着书怀疑我们教学内容的准确性。

这里有一个例子，某次全国性质的金工实习培训项目，有数十位相关人员参加，我们单位负责数控铣床实习操作，我们准备的材料为易切削刚，45钢，使用的刀具为16高速钢键槽铣刀，刀具为新刀具，倒角大小为0.5mm。机床种类为自贡数控加工中心，X轴行程1050mm,机床的刚性良好。无冷却液状态加工。我们指导人员设置的加工参数分别为：S=400n/min，t=1mm.f=150mm/min。按照这一组参数加工，机床加工状态良好，噪音很小，机床没有什么明显的抖动。操作工程中，其中一位年轻老师反对我们设置的参数，要求更改S=600n/min，及t=2mm，我们分别做了实验：

采取S=600n/min时，刀具很快磨损，铁屑形状有片状变为碎末，铁屑颜色由淡黄色变为蓝色，直至加工过程中产生刺耳的摩擦声音，说明S=600mm/min参数设置不合适分析原因是刀具线速度过快，刀具与工件剧烈摩擦，产生的热量来不及排除，造成刀具硬度下降，从而快速磨损。

t=2mm时，加工样式为一封闭槽，刀具加工工件时，机床剧烈抖动，刀具崩裂且主轴停转，报警显示为，扭矩过大。造成原因我们分析为加工深度过大，刀具受力变大，超过主轴扭矩要求，造成刀具损坏，从而使机床主轴停转。这只是其中一个简单的例子，如果按照某些参考书设置，问题更大，他们无论加工什么材料，刀具直径多大，都能设置相同参数，这是令人值得深思。

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下面是加工，以及针对特定材料刀具做的破坏性试验，得到的一些参数，日常加工的到的参数设置关系，与大家交换一下意见。加工材料同样是45钢，刀具为16高速钢键槽铣刀，采取无冷却液加工方式。
可以按照这个规律选择:
（1）刀具的线速度满足f=15~25M/min,一般选取f=17~20M/min，这个可以根据加工条件进行上下浮动，习惯选择线速度为19mm/min，因为数控车床加工过程是连续切削，所以数控车选择速度可以略慢一些。其受限制因素有如下几点：1、刀具类型材料及待加工工件材料；2、机床性能；3、加工工时限制；4.冷却条件。

（2）按照线速度公式，我们可以得出，线速度选取19~20M/min时，?16高速钢刀具，其转速选择400n/min还是符合要求的。当然随着工件材料硬度变化，速度需要适当调整。

（3）切削深度条件。一般情况下加工选择：“宜宽不宜深”，也就是说加工过程中优先选择宽度方向加大，而深度方向需要减小。过大的加工深度直接影响加工质量，及刀具寿命，通过破坏性试验得出，粗加工深度一般为直径的0.05~0.2，半精加工0.5~0.8mm，精加工一般小于0.5mm。

（4）进给量选择，一般按照每齿进给量计算，推荐选取范围为0.03~0.15mm/齿.然后每齿进给量与转速、齿数相乘，的到位们需要的进给量。

当然所有的参数选择都是要根据实际情况来选取，尽信书不如无书，这个道理大家都需要明白的，比如说加工铝合金材料进不能完全按照某些经验值来选择，因为铝合金材料具有较大的粘性，加工铝合金材料是，铝合金碎末经常是粘接在刀具上，如果不能够及时清理，刀具就很容易损坏。另外就是不锈钢材料，因为不锈钢材料的加工硬化特性，每一刀加工深度的选择，就不能完全依照“宜宽不宜深”的原则，这时候加工深度就需要采取跨过加工硬化层的方式，否则很难加工。当然这种类似的例子还有很多，就不一一列举了。

另外，刀具材料不仅仅包括高速钢刀具，还有硬质合金钢刀具，各种涂层刀具。以合金钢刀具为例，我们进过实验，认为刀具线速度取89~92M/min，比较合适，其余带涂层类刀具参数，不能完全按照刀具生产厂家给的参数执行，因为他们得到的参数是最理想状态下的到的参数，具体执行建议取50~70%。当然，具体加工效果还是需要读者自行试验，因为理论知识往往受现实因素影响很大。