數控銑床刀具選擇探究

周 亮

(衡陽市廣播電視大學 湖南衡陽 421000)

數控銑床刀具選擇探究

周 亮

(衡陽市廣播電視大學 湖南衡陽 421000)

隨著工業水平的發展，數控銑床在現代化工業生產中發揮著越來越重要的作用 ，在數控銑床中合理的選擇刀具是一件很重要的事，能否正確的選擇刀具決定著加工零件的質量、加工的效率、加工成本等。本文從三個方面對數控銑刀的選擇進行了探究。

數控銑床刀具 數控編程 銑刀的選用

與傳統銑床切削加工相比較，數控銑床對切削加工刀具的要求更高，銑削刀具的剛性、強度、耐用度和安裝調整方法都會直接影響切削加工的工作效率；刀具的本身精度，尺寸穩定性都會直接影響工件的加工精度及表面的加工質量，合理選用切削刀具也是數控加工工藝中的重要內容之一。［1］

一、銑削加工對刀具的要求

金屬在切削過程中，刀具切削部分是在較大的切削壓力、較高的切削溫度及劇烈摩擦條件下工作的。在切削不均勻或斷續加工時，刀具會受到很大的沖擊和振動，因此，刀具切削部分材料應具備如下性能：

1．銑刀剛性要好。一是為提高生產效率而采用大切削用量的需要；二是為適應數控銑床加工過程中難以調整切削用量的特點。當工件各處的加工余量相差懸殊時，通用銑床遇到這種情況很容易采取分層銑削方法加以解決，而數控銑削就必須按程序規定的走刀路線前進，遇到余量大時無法象通用銑床那樣“隨機應變”，除非在編程時能夠預先考慮到，否則銑刀必須返回原點，用改變切削面高度或加大刀具半徑補償值的方法從頭開始加工，多走幾刀。但這樣勢必造成余量少的地方經常走空刀，降低了生產效率，如刀具剛性較好就不必這么辦。［2］

2．銑刀的耐用度要高。尤其是當一把銑刀加工的內容很多時，如刀具不耐用而磨損較快，就會影響工件的表面質量與加工精度，而且會增加換刀引起的調刀與對刀次數，也會使工作表面留下因對刀誤差而形成的接刀臺階，降低了工件的表面質量。

3．高耐熱性與化學穩定性。高耐熱性，是指刀具在高溫下仍能保持原有的硬度，強度，韌度以及耐磨性。化學穩定性，是指高溫下不易與加工材料或周圍介質發生化學反應的能力，包括抗氧化能力。化學穩定性越高，刀具磨損越慢，加工表面質量越好。

4．足夠的強度和韌度。切削時刀具要能承受各種壓力與沖擊。一般用抗彎強度和沖擊來衡量材料強度與韌度的高低。

二、銑床刀具的選擇

刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態下進行的。應根據銑床的加工能力、工件材科的性能、加工工序切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。

1．選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應選硬質合金刀片銑刀，加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；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；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

2．在進行自由曲面（模具）加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭常用于曲面的精加工。曲面加工，銑刀為鑲硬質合金與可轉位刀片的球頭銑刀。球頭銑刀適用于加工曲率較小的曲面加工。鼓形銑刀，多用于銑 削飛機變斜角面零件。變斜角面零件若用圓柱銑刀加工，則需四、五坐標加工。鼓形銑刀與圓頭刀相比，其殘留高度較小，生產效率也高。而平頭刀具在表面加工質量和切削效率方面都優于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應優先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大，必須引起注意的是，在大多數情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質量和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低。

3．在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規定隨時進行選刀和按刀動作。因此必須采用標準刀柄，以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具迅速、準確地裝到銑床主軸或刀庫上去。編程人員應了解銑床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整范圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統，其刀柄有直柄（3種規格）和錐柄（4種規格）2種，共包括16種不同用途的刀柄。

4．在經濟型數控銑床的加工過程中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則：①盡量減少刀具數量；②一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工步驟；粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規格的刀具；④先銑后鉆；⑤先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應盡可能利用數控銑床的自動換刀功能，以提高生產效率等。［3］

三、刀具選用時應該符合下列原則

1．平面銑削應選用不重磨硬質合金端銑刀或立銑刀。一般采用二次走刀，第一次走刀最好用端銑刀粗銑，沿工件表面連續走刀。注意選好每次走刀寬度和銑刀直徑，使接刀刀痕不影響精切走刀精度。因此加工余量大又不均勻時，銑刀直徑要選小些。精加工時銑刀直徑要選大些，最好能包容加工面的整個寬度。

2．立銑刀和鑲硬質合金刀片的端銑刀主要用于加工凸臺、凹槽和箱口面。為了 提高槽寬的加工精度，減少銑刀的種類，加工時可采用直徑比槽寬小的銑刀，先銑槽的中間部分，然后用刀具半徑補償功能銑槽的兩邊。

3．銑削平面零件的周邊輪廓一般采用立銑刀。

4．加工型面零件和變斜角輪廓外形時常采用球頭刀、環形刀、鼓形刀和錐形刀等。

5．加工中采用機夾可轉位刀具。可轉位刀具即不重磨刀具。它具有多個刀尖位置尺寸一致的切削刃，可減少換刀和對刀。

［1］何宏偉．數控銑削（加工中心）技術訓練 北京 語文出版社2015

［2］王志平．數控機床及應用．北京 高教出版社2010

［3］徐剛．數控加工技術技術．北京 高教出版社2014