以圓角刀為例淺談數控銑削技術的刀具選用

蔣林芳

[摘 要] 數控銑削加工工作十分重視刀具的選擇，合適的刀具可以提高工作效率。刀具選擇要考慮的因素復雜，刀具種類也比較多。圓角刀適用領域廣泛，如果掌握使用規則，采用一定的編程技巧，是比較實用的一種銑削刀具。

[關 鍵 詞] 數控銑削；刀具；圓角刀

[中圖分類號] TG547 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）05-0081-01

在數控加工操作時，選擇正確的數控加工刀具以及進刀出刀的方式和刀具路線等，是數控加工質量和安全性的重要保障。尤其是在對數控加工工具的選擇上，要充分考慮到技術所要求的速度、精度和效率，以及刀具本身的強度、耐用度等，根據具體的情況，選擇最適合的刀具，以保證零件的質量以及加工效率。

一般來說，數控加工過程中刀具的選擇應該考慮到幾個方面的問題。第一是加工材料，如黑色金屬、有色金屬或者非金屬等，因為這涉及材料本身的韌性、硬度和組織狀態等問題。第二是切削工藝比如粗加工、精加工或者半精加工等。第三是切削用量，包括切削速度、切削深度和進給量等。其他還有零件的幾何形狀、中途換刀、入刀角度以及材料表面的粗糙度等。而我們常用的可供選擇的刀具也非常多，如立銑刀、端面銑刀、球頭銑刀等。可見，選擇刀具要考慮到多方面的因素，只有結合具體情況，才能選擇好合適的操作刀具。

為了配合數控機床的發展，配套刀具也必須具有良好的排屑性和耐磨性，一般以硬質合金刀具配以可旋轉刀片，以便減少磨損，減少更換預調時間。下面本文將介紹眾多刀具的一種圓角刀，分析它的性質及操作要求，作為刀具選擇的一個實例。

一、圓角刀性質

圓角刀又稱作牛鼻刀，是一種非常適合進行粗加工和半精加工的數控銑削刀具，當刀具半徑大于刀角半徑大于零的時候，就是圓角刀。它兼具平銑刀和球頭刀的特點，可以適用于曲面和平面的銑削工作。除了切削范圍廣之外，它還具有切削速度快，剛性好等優點，在數控銑削加工領域應用廣泛。

二、圓角刀使用規則

1.首先，圓角刀不能直線下刀，如果是凹狀形面，要用螺旋角度為0.5度或者-1度的螺旋方式下刀，而且最好選擇空處下刀，以便縮短刀具路徑。

2.其次，采用等高切削的方式，層層切削。粗加工與精加工之間會存在一定程度的區別。通常，刀具直徑越大，每一層的吃刀量也越大。

3.鑲片式圓角刀只能加工精度要求不高的零件，比如粗加工，半精加工，或者精加工中要求不高的那一部分。它在安裝過程中會存在熱脹冷縮現象和安裝誤差，所以可能影響到刀具的實際尺寸，從而進一步影響到加工的精度。所以實際操作中，應該注意鑲片式圓角刀的誤差問題。

三、圓角刀編程技巧

1.開敞性好的型面。螺旋下刀生成的NC文件長度相對較長，為了縮短NC長度，如果操作表面的開敞性還不錯，盡量不要使用螺旋下刀的方式，而要以延長曲面的方法為主。加工的前期準備階段，將型面分別向左右以及上方延伸，提取曲面工作范圍，在左右邊界的中心各尋找一個下刀點。選擇較寬一面的下刀點在曲面范圍深度做曲面挖槽，記錄下此時的刀具路徑Z值，并開始對另一面的深度加工。之后在Z值之下使用另一個下刀點對整個曲面進行重新加工。這種程序的優越性在于，既保證了在空處下刀的原則，又盡可能地減少了下刀次數，加工效率相對較高。由于粗加工已經初步成型，在半精加工環節，就不需要再使用挖槽的方式了，選擇精加工方式直接進行曲面加工即可。并且由于島嶼已經不存在了，可以從曲面較窄的一面下刀。最后還需要提醒的一點就是，圓角刀在使用之后，會在曲面底造成一個與其直徑相等的平臺，這是圓角刀自身的結構特性，不能避免。在半精加工時，為了獲得均勻的余量，應使用球頭刀將所留平臺銑去。

2.開敞性不好的型面。在敞開性不好的型面上，如果操作不好會直接影響刀片的壽命。比如，沒有控制好分層切削產生較大的島嶼；又比如，采用螺旋下刀方式接近底部時，由于底部空間太小而無法螺旋，只好近乎于直線下刀。控制橫越距離（stepover distance）可以有效地控制島嶼產生，但是如果橫越距離太小，又難免影響零件加工的效率，所以這里最好是采用模擬驗證（verity）來確定，切削方式選擇最少參與量的等距環切（constant overlap）。當加工包含多個曲面的復雜型面的時候，可以使用Gap settings之下的Optimize，來觀察刀具在曲面型面底部的走刀情況。優化走刀路徑（cut order）可以在加工不同深度的曲面時，完成一種深度再完成一種深度，不必為了深度而抬刀，所以能夠大大減少抬刀的次數。

通過以上的介紹，我們可以發現圓角刀的一些優勢性能以及弊端。我們認為，圓角刀比較適合粗加工或者半精加工的數控銑削工作，而像熱鍛模具之類比較有難度的加工項目也可以完成，應該說是數控銑削工作中比較普適的，性能較為良好的一種刀具。

參考文獻：

[1]李麗梅.牛鼻刀在數控銑削加公中的應用與技巧[J].Cad/cam與制造業信息化，2002（6）：19-21.

[2]洪世寧.數控銑削加工道具選擇及進刀方式探討[J].科協論壇，2010（6）：36-37.