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根據(jù)機(jī)床的加工性能正確選用刀具及刀柄

2009年02月16日 13:41點(diǎn)擊：743來源：>>進(jìn)入該公司展臺(tái)

選擇刀具應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：適用、安全、經(jīng)濟(jì)。

適用是要求所選擇的刀具能達(dá)到加工的目的，完成材料的去除，并達(dá)到預(yù)定的加工精度。如粗加工時(shí)選擇有足夠大并有足夠的切削能力的刀具能快速去除材料；而在精加工時(shí)，為了能把結(jié)構(gòu)形狀全部加工出來，要使用較小的刀具，加工到每一個(gè)角落。再如，切削低硬度材料時(shí)，可以使用高速鋼刀具，而切削高硬度材料時(shí)，就必須要用硬質(zhì)合金刀具。

安全指的是在有效去除材料的同時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生刀具的碰撞、折斷等。要保證刀具及刀柄不會(huì)與工件相碰撞或者擠擦，造成刀具或工件的損壞。如加長(zhǎng)的直徑很小的刀具切削硬質(zhì)的材料時(shí)，很容易折斷，選用時(shí)一定要慎重。

經(jīng)濟(jì)指的是能以zui小的成本完成加工。在同樣可以完成加工的情形下，選擇相對(duì)綜合成本較低的方案，而不是選擇*的刀具。刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高則可以使總體成本可能比使用普通刀具更低，產(chǎn)生更好的效益。如進(jìn)行鋼材切削時(shí)，選用高速鋼刀具，其進(jìn)給只能達(dá)到100mm/min，而采用同樣大小的硬質(zhì)合金刀具，進(jìn)給可以達(dá)到500mm/min以上，可以大幅縮短加工時(shí)間，雖然刀具價(jià)格較高，但總體成本反而更低。通常情況下，優(yōu)先選擇經(jīng)濟(jì)性良好的可轉(zhuǎn)位刀具。

選擇刀具時(shí)還要考慮安裝調(diào)整的方便程度、剛性、耐用度和精度。在滿足加工要求的前提下，刀具的懸伸長(zhǎng)度盡可能得短，以提高刀具系統(tǒng)的剛性。

下面對(duì)部分常用的銑刀作簡(jiǎn)要的說明。

1．圓柱銑刀

圓柱銑刀主要用于臥式銑床加工平面，一般為整體式，如圖1所示。該銑刀材料為高速鋼，主切削刃分布在圓柱上，無副切削刃。該銑刀有粗齒和細(xì)齒之分。粗齒銑刀，齒數(shù)少，刀齒強(qiáng)度大，容屑空間大，重磨次數(shù)多，適用于粗加工；細(xì)齒銑刀，齒數(shù)多，工作較平穩(wěn)，適用于精加工。圓柱銑刀直徑范圍d=50mm～100mm，齒數(shù)Z=6～14個(gè)，螺旋角β=30°～45°。當(dāng)螺旋角β=0°時(shí)，螺旋刀齒變?yōu)橹钡洱X，目前生產(chǎn)上應(yīng)用少。

圖1

2．面銑刀

面銑刀主要用于立式銑床上加工平面、臺(tái)階面等。面銑刀的主切削刃分布在銑刀的圓柱面或圓錐面上，副切削刃分布在銑刀的端面上。面銑刀按結(jié)構(gòu)可以分為整體式面銑刀、硬質(zhì)合金整體焊接式面銑刀、硬質(zhì)合金機(jī)夾焊接式面銑刀、硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位式面銑刀等形式。圖2所示是硬質(zhì)合金整體焊接式面銑刀。該銑刀是由硬質(zhì)合金刀片與合金鋼刀體經(jīng)焊接而成，其結(jié)構(gòu)緊湊，切削效率高，制造較方便。刀齒損壞后，很難修復(fù)，所以該銑刀應(yīng)用不多。

圖2

3．立銑刀

立銑刀主要用于立式銑床上加工凹槽、臺(tái)階面、成形面（利用靠模）等。圖3所示為高速鋼立銑刀。該立銑刀的主切削刃分布在銑刀的圓柱面上，副切削刃分布在銑刀的端面上，且端面中心有*孔，因此，銑削時(shí)一般不能沿銑刀軸向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，只能沿銑刀徑向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。該立銑刀有粗齒和細(xì)齒之分，粗齒齒數(shù)3～6個(gè)，適用于粗加工；細(xì)齒齒數(shù)5～10個(gè)，適用于半精加工。該立銑刀的直徑范圍是φ2mm～φ80mm。柄部有直柄、莫氏錐柄、7:24錐柄等多種形式。該立銑刀應(yīng)用較廣，但切削效率較低。

圖3

4．鍵槽銑刀

鍵槽銑刀主要用于立式銑床上加工圓頭封閉鍵槽等，如圖4所示。該銑刀外形似立銑刀，端面無*孔，端面刀齒從外圓開至軸心，且螺旋角較小，增強(qiáng)了端面刀齒強(qiáng)度。端面刀齒上的切削刃為主切削刃，圓柱面上的切削刃為副切削刃。加工鍵槽時(shí)，每次先沿銑刀軸向進(jìn)給較小的量，然后再沿徑向進(jìn)給，這樣反復(fù)多次，就可完成鍵槽的加工。由于該銑刀的磨損是在端面和靠近端面的外圓部分，所以修磨時(shí)只要修磨端面切削刃，這樣，銑刀直徑可保持不變，使加工鍵槽精度較高，銑刀壽命較長(zhǎng)。鍵槽銑刀的直徑范圍為 φ2mm～φ63mm。

圖4

5．三面刃銑刀

三面刃銑刀主要用于臥式銑床上加工槽、臺(tái)階面等。三面刃銑刀的主切削刃分布在銑刀的圓柱面上，副切削刃分布在兩端面上。該銑刀按刀齒結(jié)構(gòu)可分為直齒、錯(cuò)齒和鑲齒三種形式。圖5所示是直齒三面刃銑刀。該銑刀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但副切削刃前角為零度，切削條件較差。該銑刀直徑范圍是50mm～200mm，寬度4mm～40mm。

圖5

6．角度銑刀

角度銑刀主要用于臥式銑床上加工各種角度槽、斜面等。角度銑刀的材料一般是高速鋼。角度銑刀根據(jù)本身外形不同，可分為單刃銑刀、不對(duì)稱雙角銑刀和對(duì)稱雙角銑刀3種。圖6所示是單角銑刀。圓錐面上切削刃是主切削刃，端面上的切削刃是副切削刃。該銑刀直徑范圍是40mm～100mm。

圖6

7．模具銑刀

模具銑刀主要用于立式銑床上加工模具型腔、三維成形表面等。模具銑刀按工作部分形狀不同，可分為圓柱形球頭銑刀、圓錐形球頭銑刀和圓錐形立銑刀3種形式。圖7所示是圓柱形球頭銑刀，圖8所示是圓錐形球頭銑刀。在該兩種銑刀的圓柱面、圓錐面和球面上的切削刃均為主切削刃，銑削時(shí)不僅能沿銑刀軸向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也能沿銑刀徑向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，而且球頭與工件接觸往往為一點(diǎn)，這樣，該銑刀在數(shù)控銑床的控制下，就能加工出各種復(fù)雜的成形表面，所以該銑刀用途*，很有發(fā)展前途。如圖9所示圓錐形立銑刀其作用與立銑刀基本相同，只是該銑刀可以利用本身的圓錐體，方便地加工出模具型腔的出模角。

圖7

圖8

圖9

加工中心上用的立銑刀主要有3種形式：球頭刀（R=D/2），端銑刀（R=0）和R刀（R

選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。刀具直徑的選用主要取決于設(shè)備的規(guī)格和工件的加工尺寸，還需要考慮刀具所需功率應(yīng)在機(jī)床功率范圍之內(nèi)。

生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時(shí)，應(yīng)選端銑刀或面銑刀；加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對(duì)一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

平面銑削應(yīng)選用不重磨硬質(zhì)合金端銑刀或立銑刀，可轉(zhuǎn)為面銑刀。一般采用二次走刀，*次走刀用端銑刀粗銑，沿工件表面連續(xù)走刀。選好每次走刀的寬度和銑刀的直徑，使接痕不影響精銑精度。因此，加工余量大又不均勻時(shí)，銑刀直徑要選小些。精加工時(shí)，銑刀直徑要選大些，能夠包容加工面的整個(gè)寬度。表面要求高時(shí)，還可以選擇使用具有修光效果的刀片。在實(shí)際工作中，平面的精加工，一般用可轉(zhuǎn)位密齒面銑刀，可以達(dá)到理想的表面加工質(zhì)量，甚至可以實(shí)現(xiàn)以銑代磨。密布的刀齒使進(jìn)給速度大大提高，從而提高切削效率。精切平面時(shí)，可以設(shè)置6～8個(gè)刀齒，直徑大的刀具甚至可以有超過10個(gè)的刀齒。

加工空間曲面和變斜角輪廓外形時(shí)，由于球頭刀具的球面端部切削速度為零，而且在走刀時(shí)，每?jī)尚械段恢g，加工表面不可能重疊，總存在沒有被加工去除的部分。每?jī)尚械段恢g的距離越大，沒有被加工去除的部分就越多，其高度（通常稱為“殘留高度”）就越高，加工出來的表面與理論表面的誤差就越大，表面質(zhì)量也就越差。加工精度要求越高，走刀步長(zhǎng)和切削行距越小，編程效率越低。因此，應(yīng)在滿足加工精度要求的前提下，盡量加大走刀步長(zhǎng)和行距，以提高編程和加工效率。而在2軸及2.5軸加工中，為提率，應(yīng)盡量采用端銑刀，由于相同的加工參數(shù)，利用球頭刀加工會(huì)留下較大的殘留高度。因此，在保證不發(fā)生干涉和工件不被過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀或R刀（帶圓角的立銑刀）。不過，由于平頭立銑刀和球頭刀的加工效果是明顯不同的，當(dāng)曲面形狀復(fù)雜時(shí)，為了避免干涉，建議使用球頭刀，調(diào)整好加工參數(shù)也可以達(dá)到較好的加工效果。

鑲硬質(zhì)合金刀片的端銑刀和立銑刀主要用于加工凸臺(tái)、凹槽和箱口面。為了提高槽寬的加工精度，減少銑刀的種類，加工時(shí)應(yīng)采用直徑比槽寬小的銑刀，先銑槽的中間部分，然后再利用刀具半徑補(bǔ)償（或稱直徑補(bǔ)償）功能對(duì)槽的兩邊進(jìn)行銑加工。

對(duì)于要求較高的細(xì)小部位的加工，可使用整體式硬質(zhì)合金刀，它可以取得較高的加工精度，但是注意刀具懸升不能太大，否則刀具不但讓刀量大，易磨損，而且會(huì)有折斷的危險(xiǎn)。

銑削盤類零件的周邊輪廓一般采用立銑刀。所用的立銑刀的刀具半徑一定要小于零件內(nèi)輪廓的zui小曲率半徑。一般取zui小曲率半徑的0.8～0.9倍即可。零件的加工高度（Z方向的吃刀深度）不要超過刀具的半徑。若是銑毛坯面時(shí)，選用硬質(zhì)合金波紋立銑刀，它在機(jī)床、刀具、工件系統(tǒng)允許的情況下，可以進(jìn)行強(qiáng)力切削。

鉆孔時(shí)，要先用中心鉆或球頭刀打中心孔，用以引正鉆頭。先用較小的鉆頭鉆孔至所需深度Z，再用較大的鉆頭進(jìn)行鉆孔，zui后用所需的鉆頭進(jìn)行加工，以保證孔的精度。在進(jìn)行較深的孔加工時(shí)，特別要注意鉆頭的冷卻和排屑問題，一般利用深孔鉆削循環(huán)指令G83進(jìn)行編程，可以工進(jìn)一段后，鉆頭快速退出工件進(jìn)行排屑和冷卻；再工進(jìn)，再進(jìn)行冷卻和排屑直至孔深鉆削完成。

加工中心機(jī)床刀具是一個(gè)較復(fù)雜的系統(tǒng)，如何根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行正確選用，并在CAM軟件中設(shè)定正確的參數(shù)，是數(shù)控編程人員必須掌握的。只有對(duì)加工中心刀具結(jié)構(gòu)和選用有充分的了解和認(rèn)識(shí)，并且不斷積累經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際工作中才能靈活運(yùn)用，提高工作效率和生產(chǎn)效益并保證安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：高速鋼臥式銑床立式銑床數(shù)控銑床加工中心

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