關于機械數控加工過程中刀具的合理使用控制和研究

李麗輝

摘要：隨著我國經濟的不斷發(fā)展，制造水平不斷提升，為了實現經濟效益與社會效益的統(tǒng)一各行各業(yè)開始追求“高效低成本”，力求在實際進行工業(yè)生產的過程中利用先進工藝，提高生產效率。在機械數控加工這一生產活動中，刀具的合理使用、合理控制都將直接影響機械數控加工的經濟效益。文章也將研究著力點放在這一角度，將機械數控加工過程中的刀具作為研究對象，從鉆削原理、刀具使用特征、刀具研磨、過程控制四個大方面入手，探析如何在機械數控加工過程中合理使用、控制刀具，以供參考。

關鍵詞：機械數控加工;刀具;合理使用;控制

中圖分類號：TN41? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）05-0070-02

0? 引言

相比較于普通車床而言，數控車床在多個方面具有明顯優(yōu)勢，如加工精度、生產效率等。數控車床逐漸成為機械生產的重要手段，提升數控車床的工作效益成為廣大工作人員的思考重點。影響數控車床工作效益的一大重要工具即刀具，刀具的質量、使用、控制都將直接影響機械數控車床的運行穩(wěn)定以及運行安全。因此，在推進數控車床機械生產的過程中相關工作人員必須重視刀具的使用與控制，這樣才能夠在保障安全性的同時提高經濟效益，適應時代發(fā)展需要。

1? 刀具的發(fā)展歷史

隨著人類文明的進步，經濟的高速發(fā)展，刀具的使用越來越廣泛，在機械數控加工過程中具有重要作用。要想合理地使用、控制、研究刀具，首先我們應當對刀具的發(fā)展歷史有著初步的了解，即從歷史入手為后續(xù)控制使用做好鋪墊。

刀具的快速發(fā)展是在18世紀后期，伴隨蒸汽機等及其發(fā)展而來。在1783年，法國勒內率先制作成功銑刀，在1792年，英國的莫茲利又指出了絲錐和扳牙，在逐漸發(fā)展中到了1923年，德國的施勒特爾發(fā)明了硬質合金。再到1929年，瑞士山特維克鋼廠利用化學氣象沉淀法生產出了碳鈦涂層硬質合金刀片。

從刀具的發(fā)展史入手，我們能夠看到人們對刀具的使用以及需求發(fā)生了越來越高的變化，既要求其強度、韌性、硬度、耐磨性，又要求其使用有效性以及控制有效性。

2? 鉆削原理

要想合理的使用、控制刀具，首先我們必須明確刀具在數控車床機械加工過程中的具體使用，即鉆削原理。機械數控機床在進行產品生產，即自身運轉的過程中其刀具部分會快速旋轉，當刀具接觸到需要鉆削的材料時，會對材料產生一個強大的鉆削壓力，隨著壓力的逐漸增大，作用點的精確且到位，鉆削目的則會達到。

當然，在操作的過程中材料本身和刀具之間二者緊密貼合。鉆削的過程中產生較大壓力的同時二者之間也產生較大的摩擦，材料的溫度會不斷提升[1]。不同的材料會因為其材質而產生不同的溫度變化，倘若不能夠有效地針對鉆削的對象即材料以及刀具的磨合情況做及時的觀察、控制、處理，就會導致材料的溫度失控，最終影響到機械數控機床的使用安全性。且我們提到，不同的加工材料在“被加工”時會出現不同的溫度，因此工作人員應當選擇合適的控制方法，既要根據材料和刀具之間摩擦產生的硬度改變情況做細致分析，又要適當的對加工材料的切割面積做及時且有效的控制。這樣才能夠真正保障加工工作的順利進行，才能夠合理的利用、使用刀具。

3? 刀具使用特征

要想合理的使用與控制刀具，首先必須明確相較于普通機床而言機械數控機床使用的刀具究竟有何差別，只有明確其刀具本體的特殊性，才能夠在使用的過程中更為精準且具體的使用與控制。

機械數控機床使用的刀具，其具體特征表現如下特征。

①剛性好，尤其是在粗加工的過程中刀具的使用特征更為明顯;②精度高，能夠針對性對應到具體的實際鉆削、切割工作中;③抗震性好，能夠很好地抵抗摩擦和壓力;④互換性，在刀具破損后能夠及時的根據機械加工的需要進行刀具的更換;⑤壽命長，切削的過程中能夠有效的根據材料進行刀具尺寸的調整，不會造成“不對位”情況的發(fā)生，折損刀具的使用壽命;⑥可靠性強，能夠在斷屑、卷屑中擁有良好的可靠性。

在充分了解刀具實用特性的基礎上把握刀具的特點，在后續(xù)開展刀具管理與使用時便有了基本的參照標準，從標準出發(fā)將刀具本身的特點保持，這便是有效管理與控制的最終目的，也是服務于機械數控機床加工的目的。

4? 刀具研磨

上述我們也提到，隨著刀具的不斷使用，刀具會出現各種各樣的問題，如磨損度加大、摩擦加劇等，導致機械數控機床中的刀具使用優(yōu)點逐漸下降。就具體的刀具的磨損典型階段進行分析，它包括初期磨損、正常磨損、急劇磨損，且刀具的磨損狀況會因為加工不同的材料以及刀具本身不同的性質而產生不同的磨損狀態(tài)。就機械車床加工過程中的實踐研究，一般在使用刀具加工高Tg、無鹵素、陶瓷以及厚銅板等材料時刀具的使用磨損狀況將會更為突出，若在后續(xù)使用和管理這類刀具時，往往會導致刀具快速進入到極具磨損狀態(tài)，這樣會影響刀具的使用，更會影響產品的質量。

為合理利用刀具，發(fā)揮刀具的特殊優(yōu)勢。在使用刀具完成工作時要定期的檢查刀具，同時就有問題的刀具進行研磨，這樣能夠通過研磨的方式促使刀具恢復原本的使用效率。同樣在使用刀具進行產品生產的過程中，工作人員應當根據所加工的材料進行刀具的參數調整，要保證刀具在使用過程中能夠處于“正常磨損”狀態(tài)，這樣刀具才能夠發(fā)揮自身的作用，這樣刀具研磨才能夠有方向，且具體、科學、有效的順利進行。

當然，研磨也不是隨便進行的，它需要工作人員對刀具的研磨量進行一定的把控。一般來說刀具的研磨頻率應當在30～50μm/次[2]。并且研磨后的刀具和研磨前的刀具本身有了區(qū)別，因此不能進行統(tǒng)一管理，要適當的進行刀具分類管理。這樣才能夠保證每一個刀具對應每一個使用、對應每一個保存與每一個管理，避免刀具使用過程中出現隱患。

此外，工作人員也應當積極思考這一問題，即為什么刀具會造成這樣的磨損和破壞。一般來說刀具的磨損和破壞處于非正常狀態(tài)下是因為使用者在使用過程中存在問題，才會導致刀具的非正常磨損。所以，在進行刀具研磨的過程中工作人員也應當及時就刀具磨損和破壞情況進行及時的思考處理，糾正使用錯誤，引導正確使用，進而進一步增強刀具的使用壽命。

5? 過程控制

在機械數控加工過程中，對工作人員的刀具使用技術有著更高的要求。包括對孔位精度、孔壁粗糙精度、孔邊毛刺等多個考慮內容，這些因素直接影響著刀具的使用。因此，要想合理的利用與控制刀具，工人就必須對刀具的使用過程進行必要的控制，從如下幾個角度入手：

5.1 檢驗刀面光滑情況? 在使用刀具進行生產的過程中，工作人員必須隨時隨地的對刀具的表面光滑程度進行檢驗，如在生產之前、在生產間歇、在生產之后，以便及時發(fā)現問題。當刀具磨損嚴重時整個刀面的光滑程度也會受到影響，倘若不及時處理，后續(xù)繼續(xù)進行任務加工時產品的生產也會因此而受到影響。因此，在控制使用刀具時必須及時就刀具的光滑程度進行檢測。

刀具的光滑程度檢測實際上是有一個相對詳細的質量標準。一般來說經驗相對豐富的老員工能夠直接按照檢測所得結果與額定數據進行比較，直接比較出相對清晰的數據，從而根據數據分析出全面的影響因素影響，及時就數據進行調控。當然，一些新工人不具備這樣的能力，則可以通過質量標準按部就班的對照來分析數據，檢測刀面的光滑情況[3]。

影響刀具光滑程度的因素有很多，包括刀具質量問題、刀具使用情況、刀具熱量散發(fā)等。倘若是相對簡單的問題，工人可以及時就問題進行調控處理。倘若影響刀具光滑情況的問題組成相對復雜，那么工人則應當從多個角度來進行配合檢測，及時的解決問題。當然，在日常的機械數控機床使用過程中，為了保證刀面的光滑程度，也應當做好必要的預防解決措施。

5.2 控制刀具鋒利程度? 數控機床的刀具鋒利程度將會直接影響材料的切割效果，也是過程控制的重要內容。這要求工人在使用機械數控機床工作的過程中要定期對刀具的鋒利程度進行監(jiān)測，及時觀察刀具是否在使用過程中存在鋒利度不均勻的情況，避免在使用過程中影響后續(xù)產品的生產效果。或“臨時抱佛腳”，進行及時檢修，影響工作進度。

刀具的鋒利度檢驗需要專門的、具有豐富技術經驗的工作人員來完成，需要利用放大鏡來進行檢驗，且在后續(xù)研磨刀具后也必須就刀具當下的鋒利度情況進行二次檢測。這樣的檢測主要將著力點放在觀察刀刃部分是否有細小的缺陷，觀察刀具的損壞密集程度等。這里所受的放大鏡需要用X80倍的放大鏡進行刀具檢查，這一技術型方法必須通過專業(yè)的工作人員來完成，才能確保刀具的鋒利程度滿足產品生產需要。

當然，這也對工作人員提出了一定的工作要求。即在進行鋒利度檢測的過程中必須嚴格按照刀具的鋒利度標準進行，要認真、細致，做好檢查準備工作，及時進行鋒利度檢測結果的登記，避免出現遺漏，確保每一次鋒利度檢測到位。

5.3 檢查參數調整情況? 在使用機械數控機床加工的過程中，工人必須對其參數進行必要的檢驗活動。因為在數控機床運轉的過程中經常會出現參數的錯誤，或參數的不搭配。當檢查的過程中發(fā)現參數與額定數額不符合時必須及時作出調整，否則會影響產品的生產，甚至會造成安全隱患。

生產任務的不同對刀具的參數要求也有所不同，刀具的參數必須根據生產要求調整與轉變。而參數的調整實際上很難由人為進行精準控制，這會導致在確定參數時發(fā)生錯誤。因此，為解決這一問題可以使用自動化控制系統(tǒng)進行標準調節(jié)。目的是及時的發(fā)現數控機床加工中存在的參數不匹配問題，及時發(fā)現參數的誤差，進行的調整。刀具在使用一段時間后會因為各種因素而造成原有既定參數的變化，這也決定了工人必須階段性的進行參數檢查，避免出現較大的參數不匹配問題發(fā)生[4]。

只有確保參數與產品生產的相關要求相匹配，這樣刀具才能夠在使用過程中更好的發(fā)揮自身的穩(wěn)定性，才能夠科學且合理的展開加工任務，防止刀具出現過分的磨損情況，將其控制在相對合理的范圍之內。

5.4 檢查管控體系完整性? 檢驗鉆孔以及刀具的管控體系是否完善也是過程控制的重要內容，需要工作人員及時檢查、及時調節(jié)控制。正如同企業(yè)管理一樣，即使在刀具使用這一小的范疇內，也必須具備相對完全且有效的監(jiān)控體系。

第一，要對刀具的研磨和檢查工作做到有效管控。明確具體的檢查、研磨次數，對每一次的返修情況作出記錄。這樣能夠做到“心中有數”，也能夠避免出現刀具研磨和使用的問題;第二，要對鉆孔工作進行必要且有效的管控，及時的對刀具進行復檢。當復檢出現問題時，無論是多么細小的問題都需要進行處理，而不是忽略。避免在實際過程中因為一些細小的問題而影響刀具作用的發(fā)揮，致使后續(xù)不合格刀具應用在機械數控車床加工工作中。

6? 結束語

正如上述所說，數控車床機械加工過程中刀具的合理利用與控制實際上是一個系統(tǒng)的過程。它需要把握其鉆削原理，在此基礎上著眼于細節(jié)，進行刀具的研磨、合理的選擇、正確的使用、必要的控制。這樣才能夠真正發(fā)揮刀具的積極作用，進一步推動數控車床機械加工工作的開展，在節(jié)約成本、提升質量、保證安全的基礎上實現“多贏”。

參考文獻：

[1]曾林旭.機械數控加工過程中刀具的合理使用控制與研究[J].現代制造技術與裝備，2019（04）：92-93.

[2]陳南.關于機械數控加工過程中刀具的合理使用控制與研究[J].內燃機與配件，2018（20）：104-105.

[3]英璐.現代機械數控加工過程中刀具的合理使用控制與研究分析[J].科學與信息化，2017（03）：90-90.

[4]紀龍江，鄭威.關于機械數控加工過程中刀具的合理使用控制與研究[J].印刷電路信息，2014（02）：37-41.