数控铣削刀具的选择

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来源：《中文信息》2015年第11期

        摘 要： 数控铣削加工是一种重要的数控加工方式， 为了适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，所用刀具正朝着标准化、通用化和模块化的方向发展。

         关键词：数控铣削 ; ;刀具 ; ;选择

         中图分类号：TG659 文献标识码：A ; ; ;文章编号：1003-9082（2015）11-0275-01

        数控铣削在机械零件数控加工中应用广泛，铣削刀具及其参数的选择是数控加工中必不可少内容，它直接影响着零件的加工效率和加工质量。为了适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，所用刀具正朝着标准化、通用化和模块化的方向发展。

        一、数控铣削刀具种类

        平底铣刀、端面铣刀、球头铣刀、圆角铣刀是在数控铣削加工中最常用的刀具类型，另外还有鼓形刀、锥形刀和盘形刀。

        1.平底铣刀和端面铣刀

        平底立铣刀是铣削加工的主要刀具之一，如图1（a）所示。平底立铣刀主要用周边切削刃进行切削，由于受成形方式和刀具形状等因素影响，它主要适合于曲率变化较为平坦的曲面的加工。平底立铣刀制造方便，刀刃强度高、切削性能好且价格比较便宜。

        端铣刀圆周表面和端面都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。端面铣刀多制成套式镶齿结构，主要用于大面积平面铣削和较平坦的立体轮廓铣削，加工效率较高。

        平底铣刀和端面刀在加工平面时的加工效率和质量优势明显。

        2.圆角铣刀

        圆角铣刀结合了球头铣刀和平底铣刀的共同点，是粗精铣削加工常用刀具之一，如图1（b）所示。对于镶片式圆角刀，由于镶片式铣刀在刀具磨损以后只需将磨损的刀片进行转位或者更换，刀杆可以重复利用，因此成本降低了许多。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年镶片式合金刀片得到越来越广泛的应用。

        3.球头铣刀

        球头铣刀的刀头呈球形，也叫R刀，球头铣刀的结构特点是球部布满切削刃，圆周刃与球部刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给，如图1（C）所示。球头立铣刀在自由曲面的数控加工中应用最为普遍。

        球头铣刀加工时的刀具中心轨迹是由零件轮廓沿其外法线方向偏置一个刀具半径而成，即使在三坐标加工情况下，除了内凹的暗角，球头刀均可加工，且编程与使用方便，球头铣刀具有曲面加工干涉少、表面质量好等特点，常用于铣削各种曲面、圆弧沟槽。

        球头铣刀制造较困难，由于切削刃呈球形结构，切削刃上各点的切削情况不同，越接近球头端点部位切削性能越差，在接近球头端点处切削速度接近零，因此，为保证加工精度，切削行距间距一般取值较为紧密。

        （a）平底铣刀 ; ;（b）圆角铣刀 ; ;（C）球头铣刀 

        图1数控铣削刀具

        4.鼓形刀

        鼓形刀形状类似鼓形，如图2所示。它的切削刃分布在半径为R的圆弧面上，端面无切削刃。加工时控制刀具上下位置，相应改变刀刃的切削部位，可以从工件上切出从负到正的不同斜角，见图3所示。圆弧半径R越小，鼓形铣刀所能加工的斜角范围就越广，但所获得的表面质量也越差。这种刀具的特点是刃磨较困难，切削条件差，而且不适于加工有底的轮廓表面。

        图2图鼓形铣刀 图3鼓形铣刀分层铣削变斜角面

        5.成形铣刀

        成型铣刀一般是为特定形状的工件或者加工内容专门设计制作的。如渐开线齿面、燕尾槽和T形槽等的加工，如图4所示。

        图4成型铣刀

        二、数控机床选择刀具原则

        数控机床主轴转速较普通机床高很多，特别是加工中心，其主轴转速更高。主轴转速对刀具有很大影响，因此数控刀具要充分考虑刀具的强度和耐用度。一般说来，数控机床用刀具应具备以下特点：耐用度要强、刚度要好、材料抗脆性能好，断屑能力强、更换调整方便等。在进行刀具选择时需要注意以下问题：

        1.平面铣削加工易选用不重磨硬质合金端面铣刀或立铣刀，粗加工时一般用端面铣刀，铣削行间距要小于端铣刀直径，避免产生接刀痕迹。精加工时刀具直径最好能包容整个平面宽度，一次走刀完成连续切削，加工效果好。

        2.铣削平面零件的周边轮廓一般采用立铣刀。可以根据以下原则选取刀具：

        （1）刀具半径R应小于零件内轮廓的最小曲率半径 ; ;，一般取

         。

        （2）零件的加工高度 ，以保证力具有足够的刚度。

        （3）粗加工内型面时，刀具直径可按以下式2-4估算，几何尺寸见图5所示。

        式 中： ; ; ;—轮廓的精加工余量;

         —加工内型面时的最大允许精加工余量;

         —圆角临边的最小夹角。

        3.数控加工型面和变斜角轮廓外形时常采用球头刀、环形刀、鼓形刀等，加工曲面时球头刀的应用最普遍。

        参考文献

        [1]宋志国，宋艳.高速铣削刀具及切削参数的选择[J]. 组合机床与自动化加工技术. 2009（01）

        [2]戴蕾.铣削刀具的合理应用[J]. 中国高新技术企业. 2013（19）

        [3]刘美玲，徐小兵. ;高速铣削刀具悬伸量的优化方案探讨[J]. 湖北农机化. 2008（02）

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