探討立銑刀具角度合理使用對(duì)加工效率的提高

劉軍+李倩+杜成

摘要：實(shí)際數(shù)控加工中通過(guò)對(duì)立銑刀具其斜角，間隙角，螺旋角，側(cè)刃，在被加工材料切除過(guò)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(zhì)量、排削能力等分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以提高數(shù)控加工生產(chǎn)效率及延長(zhǎng)刀具使用壽命。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；數(shù)控刀具；刀具角度

中圖分類(lèi)號(hào)： TG501文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）10 （C）-0000-00

一、引言

實(shí)際數(shù)控加工立銑粗加工中，對(duì)不同立銑刀刀具的側(cè)刃形狀、螺旋角度、刃長(zhǎng)及刀具本身材料，切削速度Vc、進(jìn)給量f、切削深度Ap，其切削參數(shù)比傳統(tǒng)工藝的切削參數(shù)高幾倍甚至幾十倍。

二、立銑刀具角度對(duì)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(fù)值，如下圖1所示。以切削力與所需之動(dòng)力來(lái)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(fù)斜角則反之具有較強(qiáng)之切刃，刀口強(qiáng)度較大適合切削高強(qiáng)度的材料。

（二）間隙角Relief Angle

又稱(chēng)之為離隙角，均為正值。其作用為刀具切入工件時(shí)，避免刀腹與工件表面產(chǎn)生摩擦或物理現(xiàn)象之干擾現(xiàn)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(qiáng)度機(jī)械性質(zhì)的工件材料。大的間隙角可使刀刃尖銳，但刀口強(qiáng)度減低，易于磨耗或崩裂，適合較軟或低強(qiáng)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(shí)當(dāng)刃刃進(jìn)入工件時(shí)，如下圖切削力 F 會(huì)瞬間增至最大，當(dāng)?shù)度须x開(kāi)工件時(shí)，切削力急速降低，此為造成切削時(shí)發(fā)生震動(dòng)的原因。螺旋角此時(shí)的作用可避免切削力過(guò)于集中某個(gè)方向，讓切削力分散于其他兩個(gè)方向-水平分力FH以及垂直分力FV。當(dāng)螺旋角γ越小時(shí)，水平分力FH會(huì)變大，造成切削時(shí)刀具擺動(dòng)；螺旋角γ越大時(shí)，垂直分力FV會(huì)變大，在切削時(shí)要是挾持刀具的力量不夠時(shí)，刀具可能會(huì)從刀把中脫離，當(dāng)?shù)毒咴诟咚傩D(zhuǎn)時(shí)這是非常危險(xiǎn)的。常見(jiàn)的螺旋角有30?、38?、45?、60?。

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

（四）立銑刀側(cè)刃的刃長(zhǎng)，形狀，對(duì)不同工件加工有其不同的刃長(zhǎng)要求。

當(dāng)刃長(zhǎng)低于總銑削深度時(shí)，每刀的下刀量滿(mǎn)足刀具銑削要求時(shí)，雖可進(jìn)行正常的銑削。當(dāng)立銑刀具下刀一定深度時(shí)候，沒(méi)有切削能力的部分理論上此時(shí)與工件表面不發(fā)生干涉。從下端由刃口旋轉(zhuǎn)排屑上來(lái)的屑料此時(shí)與無(wú)切削能力部分發(fā)生擠壓，已加工表面工件發(fā)生擠壓變形。在切削工程中局部存在高溫，此時(shí)在已加工表面還存在熱擠壓變形，無(wú)法達(dá)到實(shí)際加工表面粗糙度要求。此時(shí)，需要自制刀具，將刀具無(wú)切削能力部分進(jìn)行磨刀，磨至需要應(yīng)用的大于總銑削深度長(zhǎng)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(guò)程中，側(cè)刃的形狀，也決定了立銑刀的銑削能力。除一般螺旋線(xiàn)的立銑刀外，現(xiàn)也采用螺旋線(xiàn)為波浪線(xiàn)的立銑刀，其切削能力可大大提高數(shù)倍之多。

三、結(jié)論

目前實(shí)際加工中大多依據(jù)長(zhǎng)期積累的資料和經(jīng)驗(yàn)初步選擇立銑刀的刀具材料，以及對(duì)刀具角度的使用。根據(jù)情況適當(dāng)調(diào)整刀具角度的要求有必要自制刀具，調(diào)整實(shí)際的切削用量，最終確定綜合合理的可靠度值，使其在數(shù)控加工過(guò)程中提高生產(chǎn)效率。

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