吕景祥
（西安导航技术研究所，陕西 西安 710068）
【摘 要】随着产品小型化、集成化的发展，越来越多零件要通过小刀具精密加工完成。应用小刀具加工零件对环境的要求更为苛刻。本文首先分析了小刀具加工的影响因素。然后针对小刀具加工微小槽道加工效率低下，刀具容易折断的问题，进行了工艺试验，得到合理的切削参数。
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关键词 小刀具；影响因素；工艺试验
0 引言
随着现代工业的发展，零件的设计越来越复杂。一些行业，例如医疗和电子行业的零件逐渐向薄壁化、轻量化发展，零件尺寸越来越小，含有很多微小特征，例如微小孔、微小槽道。零件的小型化导致使用传统的刀具难以加工，需要使用直径在1mm以下的小刀具进行加工。
小刀具加工零件时对机床、夹具、工作环境等的要求较高，加工比较困难，引起了很多学者的研究。张斌[1]对采用直径较小的刀具加工不锈钢进行了研究，阐述了具体的改进加工工艺方法和编程技巧，从而达到了加工的精度要求。梁迎春等[2]综述了使用小刀具进行微细切削的研究现状，探讨了微细切削毛刺、切削力及微刀具磨损方面的机理。
本文对小刀具加工的影响因素进行总结分析。然后以微小槽道加工为例，设计实验，得到既能满足加工效率，又能得到减少刀具折断的加工参数，该方法可以为刀具加工其他特征提供借鉴。
1 小刀具加工零件影响因素分析
相比于激光加工、线切割等方法，小刀具加工零件能够减少零件加工工序，缩短加工周期，降低加工成本，得到形状复杂精度高的产品。然而小刀具尺寸小，强度弱，受到的影响因素较多，如果操作不当，很容易造成刀具折断或加工精度难以保证，而影响加工效率和质量。根据全面质量管理理念，机料法环五个方面对小刀具加工的影响因素进行分析总结，为小刀具加工提供参考。
人员方面，员工高度的责任心必不可少。使用小刀具加工，不能一昧追求效率，将切削参数取值过大，导致刀具过早折断，浪费昂贵的刀具。
机器方面，包括机床、刀具和切削液。机床的各个子系统，包括主轴、转台、工装夹具等都对小刀具加工有重要影响。主轴要刚性好，跳动小，便于减小刀具震动，不容易断刀。转台要重复定位精度好，能够保证加工精度。工装夹具要能够尽量减少零件装夹次数，减少因装夹导致的精度损失。刀具包括刀具和刀柄。小刀具直径小，强度弱，尽量选择质量好的硬质合金刀具。小刀具转速很快，要求刀柄均匀，离心力小，尽量选择热缩刀柄，提高精度和可靠性。切削液要浓度合适，并定期更换。
材料方面，工件的材料对小刀具加工的效果影响很大，例如铝合金的切削难度低于不锈钢，切削时刀具不易折断。
方法方面，小刀具加工要选择合适的加工工艺和加工参数，遵循通用的加工工艺准则，包括先加工基准，先粗后精，先内后外，先面后孔等原则。
环境方面，小刀具的加工要求环境保持合适的温度和湿度，并减少周围震动源的影响。
通过严格控制人机料法环，能够最大程度的发挥小刀具的加工功能，从而提高加工精度和加工效率。
2 小刀具加工工艺实验
切削参数是切削加工的关键要素之一，也是切削最为活跃的因素。小刀具直径小，强度弱，加工所用切削参数同普通刀具差异很大，需要通过设计切削实验获取。本文以加工微小槽道为例，阐述实验获得切削参数的方法。
实验设备选择DMC75C加工中心，刀具为日立硬质合金微型键槽铣刀，刀具直径为0.5mm，刃长5mm，刀柄直径3mm，刀柄长度38mm，如图1所示。工件材料选择3A21铝合金，尺寸为18mm*30mm*8mm。采用所选刀具加工宽度0.5mm，深度为5mm的微小槽道。
采用试切法，首先根据刀具厂商推荐的参数，保守选择10000r/min的主轴转速，100 mm/min的进给速度，0.08mm的吃刀深度，切削长度为10mm的小槽道，加工能够顺利完成。
为了提高切削效率，提高现有切削参数，将主轴打到最大转速16500r/min，增加进给速度和吃刀深度。将进给速度从100mm/min依次增加到150mm/min，200mm/min，225mm/min，吃刀深度从0.08mm依次增加到0.1mm，0.12mm，0.14mm，0.16mm和0.18mm，得到切削结果如表1所示。
根据表1实验结果可知，刀具在进给速度为225mm/min，吃刀深度为0.18mm时折断。按照保守的原则，推荐切削参数为：主轴转速16500r/min，进给速度200mm/min，吃刀深度0.16mm。
采用初始切削参数和试验得到的推荐切削参数分别加工4条长30mm，深5mm的铝合金材料，所用时间分别为2.5小时和0.63小时，且刀具均未折断。由结果可知，通过切削试验，能够大幅提高小刀具的加工效率。
3 结语
小刀具能够加工得到结构复杂，尺寸微小，精度较高的零部件。然而直径小强度弱，对加工环境要求较高。为了很好的利用小刀具完成加工任务，需要从人机料法环五个方面精心管控。通过设计切削试验，得到合理的切削参数取值，从而在保证刀具寿命的前提下提高加工效率。
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参考文献
［１］张斌.浅谈用直径较小刀具加工:不锈钢零件的加工工艺[J].电子机械工程,2006,22(6):37-41.
［２］梁迎春,赵岩,王波,等.面向微小零件加工的微细切削技术[J].吉林大学学报:工学版,2008,38(5):1069-1076.
［责任编辑：汤静］