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摘要：文章阐述了切削刀具在现代制造业中的重要性，并通过理论分析和实验，获得了有良好经济效益的刀具使用方案，解决了生产实践中遇到的问题，并对加工中铣削刀具常见的问题及解决方法进行了总结。
关键词：铣削刀具；刀具参数；成本控制
中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）19-0049-03
1 概述
当前制造业发展的特点是竞争加剧，如何能不断提高生产效率，降低制造成本，以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品，及时满足用户日益增长的需求，已成为各制造企业共同关注的焦点。
切削刀具和机床是制造技术体系的两个子系统，既独立发展，又相辅相成，它们不断推动制造业劳动生产率的提高。当提供了具有高速切削能力的机床以后，关键问题就转移到刀具上。国外制造业有“企业的红利在刀刃上”的说法，汉语成语中的“工欲善其事，必先利其器”、“磨刀不误砍柴功”也对刀具在切削加工中的重要性进行了生动而深刻的描述。
数控铣床切削加工具有高速、高效的特点，与传统铣床切削加工相比较，数控铣床对切削加工刀具的要求更高，铣削刀具的刚性、强度、耐用度和安装调整方法都会直接影响切削加工的工作效率；刀具本身的精度，尺寸稳定性都会直接影响工件的加工精度及表面的加工质量，合理选用切削刀具也是数控加工工艺中的重要内容之一。
2 在生产中遇到的问题
在铣削过程中刀具经常会出现一些问题，如崩刃、切削刃磨损、折损等。当这些问题出现时都会不同程度地影响生产效率，造成生产成本的增加。
实例：加工零件——连接耳片（图1）时遇到了一些问题。
图1 零件的区域视图
（1）刀片易崩刃；（2）生产效率低，无法满足生产计划的需求；（3）刀具寿命短，寿命T=35min。
当时的实际工况如下：
设备名称：汉川机床 HANDLAND XK714G
冷却方式：空冷
零件材料：沉淀硬化不锈钢15-5（AMS5659）
刀柄：BT40
刀体：C211.25R.03-11-A-32-165
刀片：XDKT11T320SR-F50
采用的切削参数：切削速度vc=80m/min、每齿进给fz=0.06mm、徑向切深ae=12mm、轴向切深ap=2mm、刀具直径Dc=25mm、齿数Zn=3。
3 分析及改进方案
由于型腔的深度较深，刀体悬深达到100mm，当铣削到底部时刀具有振动的情况出现，为解决悬伸过长的问题，可以采取以下方法：（1）使悬伸减小；（2）使用具有不等齿距的疏齿刀具；（3）平衡径向和轴向切削力；（4）提高分齿进给；（5）使用轻型切削刀片槽形；（6）减小轴向切削深度af。产生崩刃的原因有很多，这并不纯粹是种磨损机理，更多的是没有优化工艺的最终结果。为了解决崩刃问题，可以采取如下方法：（1）回顾编程策略；（2）选择韧性更好的牌号；（3）选择切削刃更坚固的刀片；（4）提高切削速度vc；（5）选择更坚固的槽形；（6）降低进给率或径向切削深度；（7）在切屑时采用冷却液或压缩空气；（8）提高稳定性。
结合以上分析，我们进行了大量实验，采用了更换刀具、调整切削参数和更换机床的方法，具体方案如下：
方案一：
机床：汉川机床 HANDLAND XK714G；刀体：R390-025A25-11L；刀片：R390-11T308M-MM GC2040；参数：切削速度vc=80m/min、每齿进给fz=0.1mm、切屑厚度hex=0.1mm、径向切深ae=12～25mm、轴向切深ap=4mm
实验获得的刀具寿命T=30min。
方案二：
机床：汉川机床 HANDLAND XK714G；刀体：R390-025A25-11L；刀片：R390-11T308M-MM GC2030；参数：切削速度vc=80m/min，每齿进给fz=0.1mm，切屑厚度hex=0.1mm，径向切深ae=12-25mm，轴向切深ap=4mm。
实验获得的刀具寿命T=50min。
方案三：
机床：XHA788 北京第一机床厂；冷却方式：水质乳化液；刀柄：JT50；刀体：R390-025A25-11L；刀片：R390-11T308E-PM GC1030；参数：切削速度vc=55m/min，每齿进给fz=0.1mm，切屑厚度hex=0.1mm，径向切深ae=12～25mm，轴向切深ap=4mm。
实验获得的刀具寿命T=120min。
通过实验，我们得到了比较优化的方案，降低了刀具成本（如表1所示）和提高了生产效率。总结出GC1030材质在此种材料上的使用寿命是值得肯定的，而且体现出了此涂层非凡的增强刀片刃口韧性的能力，尤其在大悬伸小直径的工况；在大悬伸铣削时，如要获得较大的ae，应选择90°主偏角和小圆角刀片，这样可以减小切削力。而且装卸刀片时，使用力矩扳手，这样可以提高刀具的使用质量和延长刀体和螺钉的使用寿命。
4 总结
对于制造业的成本控制来说，制造经济学改变了通常生产中成本控制的观点，降低生产部件的价格并不能大幅度地降低成本，实际上有些固定成本很难减少，比如设备折旧、人工成本等，因此，降低价格的关键是使用好的工具和好的工艺。
铣削刀具选择合理与否，直接决定了加工质量和加工效率。刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的，应根据加工材料性能、铣削量、工件结构形状、加工方式、机床加工能力和承受负荷以及其他相关因素来选择刀具。
5 结语
据资料显示，模具制造的生产成本分布情况可以概括为：切削成本65%、工件材料成本20%、热处理成本5%、装配/调整成本10%，这也非常清楚地表明了优良的切削方案对模具的经济生产的重要性。因此，提高切削参数和进行工艺改进可以显著降低每个零件的成本，从而增加企业利润率。现代高效刀具对于充分发挥数字化制造技术的综合优势，起着关键而不可替代的作用。合理地选择和应用现代切削刀具是降低成本，获得主要经济效益的关键。
参考文献
[1] 倪为国，潘延华.铣削刀具技术及应用实例[M].北京：化学工业出版社.
[2] 杨庆东.高速加工技术在现代模具制造中的应用[J].电气制造，2006，（11）：47-49.
[3] 丁友生.模具制造技术[M].北京：人民邮电出版社，2010.
[4] 吴光明.高速铣削刀具特点及应用[J].模具制造技术，2012，（5）：81-83.
[5] 高晶晶，赵杰.基于模具的高速铣削加工技术[J].科学技术与工程，2011，11（9）：2101-2103.
关键词：铣削刀具；刀具参数；成本控制
中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）19-0049-03
1 概述
当前制造业发展的特点是竞争加剧，如何能不断提高生产效率，降低制造成本，以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品，及时满足用户日益增长的需求，已成为各制造企业共同关注的焦点。
切削刀具和机床是制造技术体系的两个子系统，既独立发展，又相辅相成，它们不断推动制造业劳动生产率的提高。当提供了具有高速切削能力的机床以后，关键问题就转移到刀具上。国外制造业有“企业的红利在刀刃上”的说法，汉语成语中的“工欲善其事，必先利其器”、“磨刀不误砍柴功”也对刀具在切削加工中的重要性进行了生动而深刻的描述。
数控铣床切削加工具有高速、高效的特点，与传统铣床切削加工相比较，数控铣床对切削加工刀具的要求更高，铣削刀具的刚性、强度、耐用度和安装调整方法都会直接影响切削加工的工作效率；刀具本身的精度，尺寸稳定性都会直接影响工件的加工精度及表面的加工质量，合理选用切削刀具也是数控加工工艺中的重要内容之一。
2 在生产中遇到的问题
在铣削过程中刀具经常会出现一些问题，如崩刃、切削刃磨损、折损等。当这些问题出现时都会不同程度地影响生产效率，造成生产成本的增加。
实例：加工零件——连接耳片（图1）时遇到了一些问题。
图1 零件的区域视图
（1）刀片易崩刃；（2）生产效率低，无法满足生产计划的需求；（3）刀具寿命短，寿命T=35min。
当时的实际工况如下：
设备名称：汉川机床 HANDLAND XK714G
冷却方式：空冷
零件材料：沉淀硬化不锈钢15-5（AMS5659）
刀柄：BT40
刀体：C211.25R.03-11-A-32-165
刀片：XDKT11T320SR-F50
采用的切削参数：切削速度vc=80m/min、每齿进给fz=0.06mm、徑向切深ae=12mm、轴向切深ap=2mm、刀具直径Dc=25mm、齿数Zn=3。
3 分析及改进方案
由于型腔的深度较深，刀体悬深达到100mm，当铣削到底部时刀具有振动的情况出现，为解决悬伸过长的问题，可以采取以下方法：（1）使悬伸减小；（2）使用具有不等齿距的疏齿刀具；（3）平衡径向和轴向切削力；（4）提高分齿进给；（5）使用轻型切削刀片槽形；（6）减小轴向切削深度af。产生崩刃的原因有很多，这并不纯粹是种磨损机理，更多的是没有优化工艺的最终结果。为了解决崩刃问题，可以采取如下方法：（1）回顾编程策略；（2）选择韧性更好的牌号；（3）选择切削刃更坚固的刀片；（4）提高切削速度vc；（5）选择更坚固的槽形；（6）降低进给率或径向切削深度；（7）在切屑时采用冷却液或压缩空气；（8）提高稳定性。
结合以上分析，我们进行了大量实验，采用了更换刀具、调整切削参数和更换机床的方法，具体方案如下：
方案一：
机床：汉川机床 HANDLAND XK714G；刀体：R390-025A25-11L；刀片：R390-11T308M-MM GC2040；参数：切削速度vc=80m/min、每齿进给fz=0.1mm、切屑厚度hex=0.1mm、径向切深ae=12～25mm、轴向切深ap=4mm
实验获得的刀具寿命T=30min。
方案二：
机床：汉川机床 HANDLAND XK714G；刀体：R390-025A25-11L；刀片：R390-11T308M-MM GC2030；参数：切削速度vc=80m/min，每齿进给fz=0.1mm，切屑厚度hex=0.1mm，径向切深ae=12-25mm，轴向切深ap=4mm。
实验获得的刀具寿命T=50min。
方案三：
机床：XHA788 北京第一机床厂；冷却方式：水质乳化液；刀柄：JT50；刀体：R390-025A25-11L；刀片：R390-11T308E-PM GC1030；参数：切削速度vc=55m/min，每齿进给fz=0.1mm，切屑厚度hex=0.1mm，径向切深ae=12～25mm，轴向切深ap=4mm。
实验获得的刀具寿命T=120min。
通过实验，我们得到了比较优化的方案，降低了刀具成本（如表1所示）和提高了生产效率。总结出GC1030材质在此种材料上的使用寿命是值得肯定的，而且体现出了此涂层非凡的增强刀片刃口韧性的能力，尤其在大悬伸小直径的工况；在大悬伸铣削时，如要获得较大的ae，应选择90°主偏角和小圆角刀片，这样可以减小切削力。而且装卸刀片时，使用力矩扳手，这样可以提高刀具的使用质量和延长刀体和螺钉的使用寿命。
4 总结
对于制造业的成本控制来说，制造经济学改变了通常生产中成本控制的观点，降低生产部件的价格并不能大幅度地降低成本，实际上有些固定成本很难减少，比如设备折旧、人工成本等，因此，降低价格的关键是使用好的工具和好的工艺。
铣削刀具选择合理与否，直接决定了加工质量和加工效率。刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的，应根据加工材料性能、铣削量、工件结构形状、加工方式、机床加工能力和承受负荷以及其他相关因素来选择刀具。
5 结语
据资料显示，模具制造的生产成本分布情况可以概括为：切削成本65%、工件材料成本20%、热处理成本5%、装配/调整成本10%，这也非常清楚地表明了优良的切削方案对模具的经济生产的重要性。因此，提高切削参数和进行工艺改进可以显著降低每个零件的成本，从而增加企业利润率。现代高效刀具对于充分发挥数字化制造技术的综合优势，起着关键而不可替代的作用。合理地选择和应用现代切削刀具是降低成本，获得主要经济效益的关键。
参考文献
[1] 倪为国，潘延华.铣削刀具技术及应用实例[M].北京：化学工业出版社.
[2] 杨庆东.高速加工技术在现代模具制造中的应用[J].电气制造，2006，（11）：47-49.
[3] 丁友生.模具制造技术[M].北京：人民邮电出版社，2010.
[4] 吴光明.高速铣削刀具特点及应用[J].模具制造技术，2012，（5）：81-83.
[5] 高晶晶，赵杰.基于模具的高速铣削加工技术[J].科学技术与工程，2011，11（9）：2101-2103.