數(shù)控銑床刀具選擇探究

周 亮

(衡陽(yáng)市廣播電視大學(xué) 湖南衡陽(yáng) 421000)

數(shù)控銑床刀具選擇探究

周 亮

(衡陽(yáng)市廣播電視大學(xué) 湖南衡陽(yáng) 421000)

隨著工業(yè)水平的發(fā)展，數(shù)控銑床在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用 ，在數(shù)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(zhì)量、加工的效率、加工成本等。本文從三個(gè)方面對(duì)數(shù)控銑刀的選擇進(jìn)行了探究。

數(shù)控銑床刀具 數(shù)控編程 銑刀的選用

與傳統(tǒng)銑床切削加工相比較，數(shù)控銑床對(duì)切削加工刀具的要求更高，銑削刀具的剛性、強(qiáng)度、耐用度和安裝調(diào)整方法都會(huì)直接影響切削加工的工作效率；刀具的本身精度，尺寸穩(wěn)定性都會(huì)直接影響工件的加工精度及表面的加工質(zhì)量，合理選用切削刀具也是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一。［1］

一、銑削加工對(duì)刀具的要求

金屬在切削過(guò)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(xù)加工時(shí)，刀具會(huì)受到很大的沖擊和振動(dòng)，因此，刀具切削部分材料應(yīng)具備如下性能：

1．銑刀剛性要好。一是為提高生產(chǎn)效率而采用大切削用量的需要；二是為適應(yīng)數(shù)控銑床加工過(guò)程中難以調(diào)整切削用量的特點(diǎn)。當(dāng)工件各處的加工余量相差懸殊時(shí)，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(shù)控銑削就必須按程序規(guī)定的走刀路線前進(jìn)，遇到余量大時(shí)無(wú)法象通用銑床那樣“隨機(jī)應(yīng)變”，除非在編程時(shí)能夠預(yù)先考慮到，否則銑刀必須返回原點(diǎn)，用改變切削面高度或加大刀具半徑補(bǔ)償值的方法從頭開(kāi)始加工，多走幾刀。但這樣勢(shì)必造成余量少的地方經(jīng)常走空刀，降低了生產(chǎn)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(dāng)一把銑刀加工的內(nèi)容很多時(shí)，如刀具不耐用而磨損較快，就會(huì)影響工件的表面質(zhì)量與加工精度，而且會(huì)增加換刀引起的調(diào)刀與對(duì)刀次數(shù)，也會(huì)使工作表面留下因?qū)Φ墩`差而形成的接刀臺(tái)階，降低了工件的表面質(zhì)量。

3．高耐熱性與化學(xué)穩(wěn)定性。高耐熱性，是指刀具在高溫下仍能保持原有的硬度，強(qiáng)度，韌度以及耐磨性。化學(xué)穩(wěn)定性，是指高溫下不易與加工材料或周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的能力，包括抗氧化能力?；瘜W(xué)穩(wěn)定性越高，刀具磨損越慢，加工表面質(zhì)量越好。

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

二、銑床刀具的選擇

刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)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(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)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(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀，加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對(duì)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(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

2．在進(jìn)行自由曲面（模具）加工時(shí)，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(zhì)合金與可轉(zhuǎn)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(jī)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(biāo)加工。鼓形銑刀與圓頭刀相比，其殘留高度較小，生產(chǎn)效率也高。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過(guò)切的前提下，無(wú)論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來(lái)的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個(gè)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(kù)上，按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和按刀動(dòng)作。因此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄，以便使鉆、鏜、擴(kuò)、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具迅速、準(zhǔn)確地裝到銑床主軸或刀庫(kù)上去。編程人員應(yīng)了解銑床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍，以便在編程時(shí)確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國(guó)的加工中心采用TSG工具系統(tǒng)，其刀柄有直柄（3種規(guī)格）和錐柄（4種規(guī)格）2種，共包括16種不同用途的刀柄。

4．在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床的加工過(guò)程中，由于刀具的刃磨、測(cè)量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行，占用輔助時(shí)間較長(zhǎng)，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工步驟；粗精加工的刀具應(yīng)分開(kāi)使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；④先銑后鉆；⑤先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控銑床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。［3］

三、刀具選用時(shí)應(yīng)該符合下列原則

1．平面銑削應(yīng)選用不重磨硬質(zhì)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(xù)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(shí)，銑刀直徑要選小些。精加工時(shí)銑刀直徑要選大些，最好能包容加工面的整個(gè)寬度。

2．立銑刀和鑲硬質(zhì)合金刀片的端銑刀主要用于加工凸臺(tái)、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(shí)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(bǔ)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(shí)常采用球頭刀、環(huán)形刀、鼓形刀和錐形刀等。

5．加工中采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具?？赊D(zhuǎn)位刀具即不重磨刀具。它具有多個(gè)刀尖位置尺寸一致的切削刃，可減少換刀和對(duì)刀。

［1］何宏偉．?dāng)?shù)控銑削（加工中心）技術(shù)訓(xùn)練 北京 語(yǔ)文出版社2015

［2］王志平．?dāng)?shù)控機(jī)床及應(yīng)用．北京 高教出版社2010

［3］徐剛．?dāng)?shù)控加工技術(shù)技術(shù)．北京 高教出版社2014