立式數控銑床常用銑刀的應用

董鍔

摘 要：本文主要介紹了立式數控銑床常用銑刀及其特點和用途，為大家在實際生產中選用合適的銑刀加工零件提供參考。

關鍵詞：立式數控銑床 面銑刀 立銑刀 鍵槽銑刀 模具銑刀

一、立式數控銑床的常見形式和工作方式

立式數控銑床有小型和中型之分。小型數控銑床一般為立式升降臺結構，即機床的主運動和進給運動都是由工作臺完成的；而中型立式銑床的主運動Z方向由主軸箱完成，進給運動X和Y方向運動由工作臺完成。由于立式數控銑床一般都是三坐標機床，根據可控制聯動的坐標軸數分類，立式數控銑床有三坐標聯動數控銑床和兩軸半坐標聯動數控銑床。立式數控銑床常加工的零件有平面輪廓類零件、空間曲面輪廓類零件和模具類零件等，可用于零件的平面銑削、平面型腔銑削、外形輪廓銑削、三維及三維以上復雜型面銑削等。

二、立式銑床大平面加工常用刀具——硬質合金可轉位面銑刀

1.面銑刀的定義

立式數控銑床加工大平面類零件時，一般選用面銑刀，也稱端銑刀。面銑刀有一個大直徑的刀盤，切削面積大，切削效率高。面銑刀的主切削刃分布在銑刀周圍的圓柱面和圓錐面上，副切削刃分布在銑刀的端面上。

2.硬質合金面銑刀的分類及應用

立式數控銑床最常用的面銑刀是硬質合金可轉位面銑刀，根據刀片主偏角的不同分為45°面銑刀、75°面銑刀和90°面銑刀等。45°面銑刀由于振動小，被經常使用，可加工平面和斜面、倒角面等。用該類刀具加工平面時，刀片破損率低，耐用度高。75°面銑刀的抗震性較90°面銑刀有較大改善，切削平穩、輕快，在平面加工中應優先選用。該類面銑刀為通用型刀具，適用范圍較廣，可用于粗加工。90°面銑刀既可加工臺階面，又可加工平面，但加工時振動大，要求機床具有較大功率和足夠的剛性，一般用于薄壁件加工。

3.面銑刀直徑和齒數選擇方法

面銑刀直徑選擇時，主要需考慮刀具所需功率應在機床功率范圍之內，也可將機床主軸直徑作為選取的依據。面銑刀直徑可按公式D=1.5d（d為主軸直徑）選取。在批量生產時，也可按工件切削寬度的1.6倍選擇刀具直徑。面銑刀有粗齒、中齒和細齒之分。粗齒齒數少，容屑空間大，刀齒強度大，適合用于粗加工；中齒銑刀切削平穩，應用廣泛；細齒銑刀齒數多，容屑空間小，刀齒的強度小，適合用于精加工。

三、立式數控銑床輪廓加工常用刀具——立銑刀

1.立銑刀的定義

立銑刀是數控銑床上利用率最高的刀具，可以加工平面、零件輪廓和一些開口通槽和成形面等。立銑刀的形狀是圓柱形的，一般有三刃以上，主切削刃分布在銑刀的圓柱面上，端面上是副切削刃，銑刀端面的形狀有中心孔式或是開口式。

2.立銑刀的螺旋角及其作用

立銑刀有左螺旋和右螺旋之分，銑削刃也有左刃和右刃之分，最常見的是右刃右螺旋。立銑刀圓柱表面上的刃可以是直刃，也可以是螺旋刃。但直刃是斷續切削，振動大，表面質量不好；而螺旋刃是連續切削各刀齒沿切削刃逐漸切入和切出，振動很小，從而提高了切削過程的平穩性和工件的加工表面質量，帶有螺旋刃的立銑刀最常見。

螺旋角一般有30°和45°兩種。對于一些加工要求較低的工件，一般用30°螺旋角，用大進給量、小轉速。而如果零件要求質量較高，就要選用45°螺旋角，用小進給量、大轉速，提高零件的表面質量。

3.立銑刀的齒數選擇

立銑刀的容屑槽隨著刃數的增多而減小，而剛性則相反，刃數越多的立銑刀剛性越好，而剛性影響著銑削時刀具的平穩性。所以，一般將刀齒個數為3～6個的立銑刀用于粗加工，而將刀齒個數為5～10個的立銑刀用于精加工。

4.立銑刀的進給

立銑刀在應用時，有一個禁忌，即一般不能沿銑刀的軸向做進給運動，而推薦沿銑刀的徑向做進給運動。但是如果改變加工方式，也可以沿Z方向切深進刀。常見的進刀方式如下。

（1）利用鉆頭和工藝孔進刀。先選用直徑較小的鉆頭加工出工藝孔，再用立銑刀進行Z向垂直切深進給。

（2）利用螺旋進刀方法。數控銑床可以實現三軸聯動螺旋線進刀，使得Z向進刀和內輪廓加工自然平滑過渡，一般不會產生加工刀痕，因此，這種方式得到廣泛應用。

（3）斜線進刀方法。采用三軸聯動的斜線方式進刀，利用立銑刀的端面刃切削，從而避免了刀具的中心部分參與切削。但不足之處是，這種進刀方式無法實現Z向進刀和內輪廓加工的平滑過渡，容易產生加工痕跡。

5.立銑刀的新成員——硬質合金螺旋齒銑刀

硬質合金螺旋齒銑刀比普通立銑刀直徑大，在銑刀的圓周上開螺旋槽，在一個刀槽中裝上兩片或多片硬質合金刀片，并使相鄰刀齒間的接縫相互錯開，利用同一刀槽刀片之間的接縫作為分屑槽。這種銑刀的刀片多，而且相互錯開，形同成熟的玉米，俗稱“玉米銑刀”。由于是由多個硬質合金刀片組成的螺旋刃，因此“玉米銑刀”的強度高、切削力大，多被用于粗加工，可以有大的背吃刀量、大的進給量，銑削效率很高。如圖1所示。

圖1

6.立銑刀的新成員——波形刃銑刀

波形刃銑刀的刀刃為波形，可以有效地減低切削阻力，振動小，銑削效率高。波形刃銑刀將狹長的切屑經波刃分割為又厚又短小的碎切屑，排屑順暢；波形刃能使切削刃的長度增大，不僅有利于散熱，還可以更方便切削液滲入切削區，冷卻效果好，可以用于精加工，如圖2所示。

圖2

四、立式數控銑床槽類常用刀具——鍵槽銑刀

鍵槽銑刀在外形上和立銑刀非常相近，只是鍵槽銑刀都是兩刃刀具，端面上沒有中心孔，端面的刀齒從外圓開至軸心，螺旋角一般為30°，端面刀齒的強度高，所以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。和立銑刀不同，鍵槽銑刀既可以沿軸向進給，也可以沿徑向進給。槽銑刀因為只有兩刃，所以剛性沒有立銑刀大。但是，圓柱直徑的精度和公差很嚴，銑刀的整體精度較高，這也使得在利用鍵槽銑刀銑削封閉圓頭鍵槽時，要選擇和鍵槽直徑相同的銑刀，用銑刀的直徑精度保證鍵槽的精度。在立式銑床刀具不夠完備時，我們可以用鍵槽銑刀做多個內容加工，如平面、溝槽、輪廓等。這種方法經常在學生初學銑床對加工精度要求不是很高時使用。endprint

五、立式數控銑床加工模具常用刀具——模具銑刀

在立式銑床上加工模具型腔和三維成型面時，要用到模具銑刀。模具銑刀按工作部分外形可分為圓柱形球頭銑刀、圓錐形球頭銑刀和圓錐形平頭銑刀等幾種，一般常選用直徑規格較小的模具銑刀，可以靈活地加工模具上的一些曲面和有斜度的出模面等。模具銑刀的圓柱面、圓錐面和球面上的切削刃均為主切削刃，在銑削中銑刀可以沿軸向和徑向做進給運動。

1.球頭立銑刀

球頭立銑刀以斜線銑或螺旋插補銑加工型腔，適用于高速加工，但因為球銑刀的球頭的切削速度為0，一般不推薦用球頭銑刀軸向進給，為保證加工精度，頂端切削一般采用很小行距，故球頭銑刀常用于曲面的精加工。如圖3所示。

圖3

2.圓錐形銑刀

圓錐形銑刀的圓錐半角有3°、7°、10°、30°等。圓錐形模具銑刀在模具加工領域中應用很廣泛，其作為成型刀具可以很方便地加工出斜面，生產效率高，編程簡單。但要注意根據模具的出模角和斜面要求選用合適的銑刀，如圖4所示。

圖4

六、普通立銑刀和鉆銑刀的區別

普通立銑刀的端面中心有中心孔，一般不能軸向進給。而鉆銑刀雖屬于立銑刀，但有至少一對端面的切削刃是連在一起的，即切削刃是過中心的，兼具了鉆頭和立銑刀的功用，所以可以軸向進給，但應選擇較低的切削進給速度。在一些數控比賽中，經常使用這種新型鉆銑刀，加工效率和加工質量均較高。

七、銑刀的選用

在實際數控銑削加工中，要根據被加工零件的材料、幾何形狀、表面質量要求、熱處理狀態、切削性能及加工余量等情況，選擇合適的刀具，還要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。如：雖然面銑刀、立銑刀都可以加工平面，但是如果平面的面積較大，還是優先選用面銑刀。在平面零件周邊輪廓的加工中，一般選用立銑刀。加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質合金刀片的“玉米銑刀”。槽的銑削，開口槽或通槽用立銑刀和鍵槽銑刀均可，如果是圓頭封閉鍵槽，要用鍵槽銑刀，如果是圓底槽，就要考慮球頭銑刀了。

參考文獻：

[1]人力資源和社會保障部教材辦公室.數控加工工藝學（第三版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2011.

[2]鄧建新，趙軍.數控刀具材料選用手冊[M].北京：機械工業出版社，2005.

（作者單位：開封市技師學院）endprint

五、立式數控銑床加工模具常用刀具——模具銑刀

在立式銑床上加工模具型腔和三維成型面時，要用到模具銑刀。模具銑刀按工作部分外形可分為圓柱形球頭銑刀、圓錐形球頭銑刀和圓錐形平頭銑刀等幾種，一般常選用直徑規格較小的模具銑刀，可以靈活地加工模具上的一些曲面和有斜度的出模面等。模具銑刀的圓柱面、圓錐面和球面上的切削刃均為主切削刃，在銑削中銑刀可以沿軸向和徑向做進給運動。

1.球頭立銑刀

球頭立銑刀以斜線銑或螺旋插補銑加工型腔，適用于高速加工，但因為球銑刀的球頭的切削速度為0，一般不推薦用球頭銑刀軸向進給，為保證加工精度，頂端切削一般采用很小行距，故球頭銑刀常用于曲面的精加工。如圖3所示。

圖3

2.圓錐形銑刀

圓錐形銑刀的圓錐半角有3°、7°、10°、30°等。圓錐形模具銑刀在模具加工領域中應用很廣泛，其作為成型刀具可以很方便地加工出斜面，生產效率高，編程簡單。但要注意根據模具的出模角和斜面要求選用合適的銑刀，如圖4所示。

圖4

六、普通立銑刀和鉆銑刀的區別

普通立銑刀的端面中心有中心孔，一般不能軸向進給。而鉆銑刀雖屬于立銑刀，但有至少一對端面的切削刃是連在一起的，即切削刃是過中心的，兼具了鉆頭和立銑刀的功用，所以可以軸向進給，但應選擇較低的切削進給速度。在一些數控比賽中，經常使用這種新型鉆銑刀，加工效率和加工質量均較高。

七、銑刀的選用

在實際數控銑削加工中，要根據被加工零件的材料、幾何形狀、表面質量要求、熱處理狀態、切削性能及加工余量等情況，選擇合適的刀具，還要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。如：雖然面銑刀、立銑刀都可以加工平面，但是如果平面的面積較大，還是優先選用面銑刀。在平面零件周邊輪廓的加工中，一般選用立銑刀。加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質合金刀片的“玉米銑刀”。槽的銑削，開口槽或通槽用立銑刀和鍵槽銑刀均可，如果是圓頭封閉鍵槽，要用鍵槽銑刀，如果是圓底槽，就要考慮球頭銑刀了。

參考文獻：

[1]人力資源和社會保障部教材辦公室.數控加工工藝學（第三版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2011.

[2]鄧建新，趙軍.數控刀具材料選用手冊[M].北京：機械工業出版社，2005.

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五、立式數控銑床加工模具常用刀具——模具銑刀

在立式銑床上加工模具型腔和三維成型面時，要用到模具銑刀。模具銑刀按工作部分外形可分為圓柱形球頭銑刀、圓錐形球頭銑刀和圓錐形平頭銑刀等幾種，一般常選用直徑規格較小的模具銑刀，可以靈活地加工模具上的一些曲面和有斜度的出模面等。模具銑刀的圓柱面、圓錐面和球面上的切削刃均為主切削刃，在銑削中銑刀可以沿軸向和徑向做進給運動。

1.球頭立銑刀

球頭立銑刀以斜線銑或螺旋插補銑加工型腔，適用于高速加工，但因為球銑刀的球頭的切削速度為0，一般不推薦用球頭銑刀軸向進給，為保證加工精度，頂端切削一般采用很小行距，故球頭銑刀常用于曲面的精加工。如圖3所示。

圖3

2.圓錐形銑刀

圓錐形銑刀的圓錐半角有3°、7°、10°、30°等。圓錐形模具銑刀在模具加工領域中應用很廣泛，其作為成型刀具可以很方便地加工出斜面，生產效率高，編程簡單。但要注意根據模具的出模角和斜面要求選用合適的銑刀，如圖4所示。

圖4

六、普通立銑刀和鉆銑刀的區別

普通立銑刀的端面中心有中心孔，一般不能軸向進給。而鉆銑刀雖屬于立銑刀，但有至少一對端面的切削刃是連在一起的，即切削刃是過中心的，兼具了鉆頭和立銑刀的功用，所以可以軸向進給，但應選擇較低的切削進給速度。在一些數控比賽中，經常使用這種新型鉆銑刀，加工效率和加工質量均較高。

七、銑刀的選用

在實際數控銑削加工中，要根據被加工零件的材料、幾何形狀、表面質量要求、熱處理狀態、切削性能及加工余量等情況，選擇合適的刀具，還要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。如：雖然面銑刀、立銑刀都可以加工平面，但是如果平面的面積較大，還是優先選用面銑刀。在平面零件周邊輪廓的加工中，一般選用立銑刀。加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質合金刀片的“玉米銑刀”。槽的銑削，開口槽或通槽用立銑刀和鍵槽銑刀均可，如果是圓頭封閉鍵槽，要用鍵槽銑刀，如果是圓底槽，就要考慮球頭銑刀了。

參考文獻：

[1]人力資源和社會保障部教材辦公室.數控加工工藝學（第三版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2011.

[2]鄧建新，趙軍.數控刀具材料選用手冊[M].北京：機械工業出版社，2005.

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