探討立銑刀具角度合理使用對加工效率的提高

劉軍+李倩+杜成

摘要：實際數控加工中通過對立銑刀具其斜角，間隙角，螺旋角，側刃，在被加工材料切除過程中所消耗的熱量、切削力、工件表面溫度、刀具磨具磨損、加工表面質量、排削能力等分析和實踐經驗，以提高數控加工生產效率及延長刀具使用壽命。

關鍵詞：數控加工；數控刀具；刀具角度

中圖分類號： TG501文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）10 （C）-0000-00

一、引言

實際數控加工立銑粗加工中，對不同立銑刀刀具的側刃形狀、螺旋角度、刃長及刀具本身材料，切削速度Vc、進給量f、切削深度Ap，其切削參數比傳統工藝的切削參數高幾倍甚至幾十倍。

二、立銑刀具角度對加工的影響及加工效率的提高

（一）斜角Rake Angle

斜角的改變可由正值變化到負值，如下圖1所示。以切削力與所需之動力來看，正斜角所形成的刀尖角度較小，刀具能夠輕易切入工件，而且切屑流出排除順暢，可減少切削壓力，所以切削效率較大。但太大的正斜角形成尖銳的刀尖，故刀口較脆弱易于磨耗或崩裂。負斜角則反之具有較強之切刃，刀口強度較大適合切削高強度的材料。

（二）間隙角Relief Angle

又稱之為離隙角，均為正值。其作用為刀具切入工件時，避免刀腹與工件表面產生摩擦或物理現象之干擾現象，如下圖2所示。小的間隙角給予切刃有較大的支撐，一般用于有高強度機械性質的工件材料。大的間隙角可使刀刃尖銳，但刀口強度減低，易于磨耗或崩裂，適合較軟或低強度的工件材料。

（三）螺旋角 Helix Angle

此為銑刀之刀槽成螺旋狀，可分為左螺旋及右螺旋兩種，如下圖3所示。在切削時當刃刃進入工件時，如下圖切削力 F 會瞬間增至最大，當刀刃離開工件時，切削力急速降低，此為造成切削時發生震動的原因。螺旋角此時的作用可避免切削力過于集中某個方向，讓切削力分散于其他兩個方向-水平分力FH以及垂直分力FV。當螺旋角γ越小時，水平分力FH會變大，造成切削時刀具擺動；螺旋角γ越大時，垂直分力FV會變大，在切削時要是挾持刀具的力量不夠時，刀具可能會從刀把中脫離，當刀具在高速旋轉時這是非常危險的。常見的螺旋角有30?、38?、45?、60?。

立銑刀之外緣及底面均有銑齒以構成切刃，所以可以用來銑削工件之垂直面以及垂直面。立銑刀之刀形變化非常復雜，適用于各類加工，如：銑平面、溝槽或輪廓面…等等，可說是被運用最為廣泛的一種銑刀。一般來說立銑刀非常適用于2D形狀的工件，但是應用于3D形狀的模具加工時，就不是那么的適用。

（四）立銑刀側刃的刃長，形狀，對不同工件加工有其不同的刃長要求。

當刃長低于總銑削深度時，每刀的下刀量滿足刀具銑削要求時，雖可進行正常的銑削。當立銑刀具下刀一定深度時候，沒有切削能力的部分理論上此時與工件表面不發生干涉。從下端由刃口旋轉排屑上來的屑料此時與無切削能力部分發生擠壓，已加工表面工件發生擠壓變形。在切削工程中局部存在高溫，此時在已加工表面還存在熱擠壓變形，無法達到實際加工表面粗糙度要求。此時，需要自制刀具，將刀具無切削能力部分進行磨刀，磨至需要應用的大于總銑削深度長度要求。刀具刃磨要求，直徑至少小于刀具直徑0.5mm。其目的在于利于排屑。

立銑刀銑削過程中，側刃的形狀，也決定了立銑刀的銑削能力。除一般螺旋線的立銑刀外，現也采用螺旋線為波浪線的立銑刀，其切削能力可大大提高數倍之多。

三、結論

目前實際加工中大多依據長期積累的資料和經驗初步選擇立銑刀的刀具材料，以及對刀具角度的使用。根據情況適當調整刀具角度的要求有必要自制刀具，調整實際的切削用量，最終確定綜合合理的可靠度值，使其在數控加工過程中提高生產效率。

參考文獻：

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[2]鐘啟芳 高速數控銑削機床刀具及編程技術 機電產品開發與創新 2007.5

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