关于机械数控加工过程中刀具的合理使用控制与研究

洪明

【摘  要】机械数控加工过程中可以用更低的成本获取更加良好的效益，这也是目前机械制造业中常用的一种方式。合理使用刀具，可以进一步降低生产成本，同时提高生产效率，本文就此展开探索研究。

【关键词】机械数控加工;刀具应用;合理使用

引言

机械数控加工过程中，刀具有着重要的意义，对其进行合理应用可以结合刀具的实际特点，获取更好的钻削效果，同时减少摸索，用更低的成本获取更加良好的效益。

1.刀具使用特点及钻削原理

1.1刀具特点

在机械数控加工中，使用的刀具一般具有刚性大、转换性强、规格标准化的特点。首先数控加工中对刀具刚性强度要求较高，因为刚性较低的刀具在加工过程中会产生振动或者倾斜，加剧刀具乃至机器磨损，更会影响加工精度。另外由于刀具是安装在刀架或刀库上的，所以必须严格按照标准规格生产，才能在数控机床上投入使用。

1.2刀具钻削原理

钻削是指刀具在机械数控加工过程中的运动方式，在数控机床的加工中，刀具的切削面会对材料产生一股挤压力，当这种挤压力超过了材料强度时，就会使材料在切削面产生分离断落。由此可知，在进行数控加工时，刀具的强度必须要大于材料强度，否则无法完成钻削工作。

2.刀具磨损情况

在刀具使用过程中，有许多因素都会导致刀具产生不同程度的磨损，从而导致刀具使用寿命降低。在这个过程中，刀具与材料的切削面会产生非常大的切削热，这种热量是由切削面及切屑与刀具产生高速滑移而产生的能量和摩擦转化而成。通常情况下，有80%的热量会被切屑带走，而余下的20%热量则传入到刀具之中，使得刀具表面及内部的温度急剧升高，热量和温度是造成刀具磨损的根本原因。刀具磨损度增加之后，切削热也会相应增加，随之导致机械振动和摩擦加剧，又恶性循环地加剧刀具磨损。另外，刀具的磨损情况也与加工的材料息息相关。当加工材料的强度较大时，在切削过程中产生的摩擦及钻屑热相对更大，会加剧刀具的磨损。当刀具磨损达到一定程度时，继续将刀具用于数控加工之中会严重影响加工精度及质量，也會大大增加断刀率。

3.刀具使用控制方法

刀具的磨损对数控加工过程极其不利，严重者还会导致刀具断裂、加工成品残次率过高，因此加强刀具使用控制十分重要。

3.1判断刀具磨损情况。

刀具磨损是刀具在长时间数控加工之后不可避免的情况，对刀具磨损情况进行判断并及时进行更换、返修是减轻刀具磨损所造成后果的重要方式。刀具磨损类型多种多样，有后刀面磨损、刻划磨损、切削刃磨钝等多种类型。无论是哪种形式，只要从刀具寿命表、观察加工过程、观察切屑颜色和形状、观察加工件表面、听加工声音及观察机床负载等方面入手，就能对刀具磨损严重程度有个基本判断，从而决定是否应当进行刀具的更换或者返修。钻孔加工属于刀具的各个切削面要尽可能做到光滑干净，减少钻削带来的阻力，进而减小摩擦，所以在使用钻孔前，需要专门技术人员和用专业放大镜对刀具进行全方面检查，对于存在问题的刀具要及时进行解决，禁止使用已经破损的刀具。刀刃的完好性和对称性是保证钻削平稳的重要条件，如果在进行钻削前刀具的两个切削刃就已经发生了损坏，若继续使用，会造成钻削力的不平衡，从而发生孔粗糙度大、刀刃断裂、偏位、钉头、毛刺、灯芯质量超差等一系列严重的质量问题，因此，在使用钻孔前，需要专门技术人员用专业放大镜对刀具进行全方面检查，检查全部细节是否完好、存在损坏现象，对于损坏的部分能修理的要及时修理，不能修理的要进行科学合理的处理。值得注意的是，对于刀具的检查要在每次使用之前，并非定期检查，对于每次准备钻孔前进行管控十分重要，随着刀具的使用次数逐渐增多，越要重点关注刀具的各个部分是否完好，没有损坏，为增加刀具的研磨次数做到充分保障。

3.2注意对刀具的保养。

对机械数控刀具的保养，主要着重于保养刀刃，要想刀具拥有良好的工作性能，必须保证刀刃足够锋利及其刃面足够光滑。要想在数控加工过程中保证钻削的平稳进行，那么刀具切削刃必须要完好、锋利。如果刀具不够完好，出现了破损情况的话，那么在使用过程中会引起钻削力不够平衡，从而导致偏位、钉头、钻孔过于粗糙、毛刺甚至断刀的情况。无论怎样对刀具的各个刀刃进行管理控制，随着刀具使用寿命的增加以及研磨次数的增加，都无法从根本上保证刀具的锋利程度达到新刀具的锋利程度，操作稍有不甚，就会降低孔壁的质量。孔壁质量主要包括孔粗糙度大和钉头质量差的问题。因此，必须制定完善的控制系统，尤其是在X80倍放大镜下检查副切削刃有明显钝圆现象时更要慎重使用，在此基础上，刀具的选择要根据钻孔参数与刀具、板材的匹配做出科学合理的调整，理论上来讲，刀具经过长期的磨损，以及研磨次数的增加，切削力会不同程度下降，摩擦力也会逐渐增加，影响刀具的切削效果，因此，为了保证刀具的切削力，需要对刀具的转速进行相应的提高，除此之外，为了保证切削热能够快速消除，需要增大进给，以减少刀具的使用寿命为手段，保证刀具在正常磨损的情况下能够正常使用。

3.3调整刀具参数

在刀具使用一段时间之后，无论怎么保养，其性能总会比新刀具有所降低，但为了降低生产成本，不可能在刀具磨损前就将其丢弃而使用新刀具。这时要在使用旧刀具的情况下尽可能不影响数控加工精度与效率，就需要对就刀具参数进行调整，使其达到它能达到的最佳性能。因此，在刀具每次研磨之后，应当有相应的选择控制体系对其进行选择，再在此基础上调整钻孔参数，使其能与刀具相适配。另外，由于刀具使用一段时间后有了一定的磨损，在进行数控加工时，其切削力会稍有下降，同时会伴随着摩擦力的增加。

3.4完善管控体系

当刀具出现返修的情况时，下次研磨刀具就会使用返修刀具的当前研磨次数作为可研磨量，所以加强对研磨次数的管控，能从根本上控制返修率。另外钻孔工作站需要加强对出库刀具的复检及加工产品质量的确认，避免刀具的滥用。只有完善了这种出库、返修刀具及加工产品的管控体系，才能确保机械数控加工每一个环节不会出现纰漏。在降低成本的同时提高效率是现代加工业关注的焦点，随着生产竞争的日益激烈，利用科学方法来完成这一目标也就显得格外重要。在机械数控加工过程中，要做到合理使用刀具，必须对刀具本身及其工作原理有充分认识，再分析其在加工过程中受到哪些因素的影响。只有这样，才能对合理使用刀具做出正确的判断并提出科学的建议。有效的监管制度，是企业规范内部行为的必备手段，任何企业在实际运行过程中，都有相应的监管制度进行支撑。刀具的使用同样如此，在使用过程中，只有建立健全刀具研磨体系以及管控体系，才能保证机械数控加工过程中刀具的合理使用与控制。建立健全刀具研磨体系以及管控体系需要从以下几个方面人手：首先，要对研磨以及检查工位进行管控，这也是最重要的管控环节，研磨管控就是要明确研磨的次数，通过科学合理的使用以及管控，降低研磨的返修率，如果出现需要返修的情况，返修刀具就要被当前次数的下一次研磨刀具所使用。

4.结束语

机械数控加工工作开展的过程中，要想合理的利用刀具，就必须要充分了解刀具的工作原理和自身特点，进而判断出可能的影响因素，进而有效的应用合适的刀具。

参考文献

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