淺析加工中心影響切削因素與改良措施

胡萍

摘 要：隨著科學技術的不斷發展，對機械產品的質量和生產率也提出了越來越高的要求.數控加工中心是一種新型的加工設備。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零件加工的影響，對生產效率和生產成本對企業的影響。在下面的論文中將會提出一些方法來探討這些問題。

關鍵詞：工件材料；刀具材料；進給量；切削速度切削效率

隨著技術的更新與發展，為了提高工廠生產效率適應工廠的需要，在加工產品時，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，可有效地提高產品的生產效率和產品的質量，為加工生產帶來最大的經濟效益和社會效益。

1 影響因素

（1）刀具材料。根據刀具材料不同，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100mm/min以上，陶瓷刀具的耐高溫切削速度可高達1000mm/min。

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

（3）刀具壽命。在加工的過程中，在確保工件的精度和粗糙度時，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、進給量和切削速度。切削深度與進給量大，切削阻力也大，切削熱量也會增加，因此機床切削速度應降低。

（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影響機床的切削參數。

（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，為了適應加工中心高速度、高效率和自動化程度較高的特點，所使用刀具正朝著標準化、通用化和模塊化的方向發展，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。數控加工中心刀具的分類有很多方法，根據刀具結構分為：①整體式；②鑲嵌式；③特殊型式。根據制造刀具所選用的結構材料可分為：①高速鋼刀具；②硬質合金刀具；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該遵循以下原則：①盡量減少換刀數量；②一把刀具盡可能加工所有的切削區域；③粗銑精銑加工的刀具應該分開使用，即使是相同規格尺寸的刀具；④先銑后鉆；⑤先進行曲面的精加工，而后進行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應盡可能的利用加工中心的自動換刀系統，以提高工件生產效率等。

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，材料的硬度和強度越高，切削力越大，刀具磨損越嚴重，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）改善材料的化學成分

如果在鋼中適當的添加一些元素，如硫，鉛，磷等，這些元素能夠降低鋼的強度，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構不連接，有利于斷屑，還能形成潤滑膜減小摩擦系數。

（3）進行熱處理

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，有較多的網狀，片狀滲碳體組織，經過球化退火可以降低硬度，得到球狀滲碳體。低碳鋼塑性太高，可以通過正火提高硬度。

2.3 制定合理的加工工藝

（1）為了提高數控加工中心的生產效率，首先應該認真分析零件圖，弄清加工零件的材料、結構特點和加工精度、粗糙度等方面的技術要求，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

數控加工中心主要用于加工形狀復雜和異型的零件，但所使用夾具結構往往并不復雜，數控加工中心夾具的選用可根據生產零件的數量來確定。對于單件、小批量、大批量的模具加工來說，一般可直接在加工臺面上通過調整來實現定位夾緊，盡量減少裝夾的次數，盡量在一次定位裝夾后，加工出全部需要加工表面；減少人工調整的時間，可以充分的發揮數控加工中心的功效，然后通過加工坐標系的定位來確定零件的位置。

在數控加工中心上加工零件時，工件的定位安裝應該與設計基準、工藝基準和編程計算的基準統一；加工中心切削加工時，在對零件進行合理定位、夾緊設計以及夾具和刀具的選用等問題上要作全面的考慮。在設計選擇夾具時，首先保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定。然后要協調零件與機床坐標系尺寸之間的關系。同時還應該考慮以下幾方面：

1）當小批量生產時，應當盡量采用通用夾具、可調式夾具和組合夾具，以縮短加工時準備的時間，提高生產效率節省生產成本；

2）在批量生產零件時考慮采用專用夾具；

3）裝卸零件時要迅速、安全、方便；

4）夾具上的零部件不能妨礙機床對零件表面的加工；

5）在選擇裝夾時應利于刀具之間的交換，避免發生碰撞；

6）在大批量生產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，應盡量使用加工路線最短，切削量最優化，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間；應使計算數值簡單，加工程序段數量較少，以減少編程時的工作量。此外，確定零件加工路線時，還要考慮到工件的加工余量、工件的結構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，應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，是保證工件加工質量和提高生產效率的基礎，這樣，既能有效地提高生產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，通常是根據工序類型、余量大小及工藝系統的剛性等因素，來確定具體的走刀次數和每次走刀的切削深度。選擇較大的切削深度，超過刀具或刀桿的強度甚至機床的剛度，尤其是在粗加工、切削量過大，往往是造成刀具斷刀的主要原因。在系統剛性不足的情況下，過大的切削深度產生的切削力會引床身的振動，也會造成刀具的斷刀或崩刃，會降低加工精度以及表面質量。通常切削深度最大不能超過刀具直徑的60%。然而，片面地減小每次走刀的深度，會增加工件走刀的次數，降低加工的生產效率，也增加加工的時間，從而增加生產的成本。

（2）進給量f的選擇

主要根據零件的類型而定。粗加工時應該選擇較大的進給量，可提高加工的效率，但隨著進給量的增加，切削力增加，從而受到機床剛度、進給機構的剛度，零件形狀、刀具剛性和強度等因素的制約。過大的進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，根據刀具的剛度及切削用量來確定進給量。

此外，在切削時的深度和進給量的大小還會影響刀具斷屑效果。

（3）切削速度Vc的選擇

銑削的切削速度Vc與刀具的耐用度 、每齒進給量、背吃刀量以及銑刀齒數成反比，而與銑刀直徑成正比。根據具體的加工工件選定了切削深度和進給量，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短，并關系到切削加工時效果的好壞與切削加工效率和成本的高低。

4 結束語

上所述，在數控加工中心的實際應用中，只要我們能充分了解加工中心以及所加工的零件的結構特點和在實習中掌握一些基本原則就能有效的提高數控加工中心的切削效率，只有選擇合適的刀具、切削用量，在最短的時間里加工出精度要求高、表面質量好的產品，為企業創造出良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

1.數控編程與工藝 主編 侯培紅

2.數控銑削編程與操作 主編 張瑜勝 劉欣欣 2009.07