数控铣床刀具选择探究

周 亮

(衡阳市广播电视大学 湖南衡阳 421000)

数控铣床刀具选择探究

周 亮

(衡阳市广播电视大学 湖南衡阳 421000)

随着工业水平的发展，数控铣床在现代化工业生产中发挥着越来越重要的作用 ，在数控铣床中合理的选择刀具是一件很重要的事，能否正确的选择刀具决定着加工零件的质量、加工的效率、加工成本等。本文从三个方面对数控铣刀的选择进行了探究。

数控铣床刀具 数控编程 铣刀的选用

与传统铣床切削加工相比较，数控铣床对切削加工刀具的要求更高，铣削刀具的刚性、强度、耐用度和安装调整方法都会直接影响切削加工的工作效率；刀具的本身精度，尺寸稳定性都会直接影响工件的加工精度及表面的加工质量，合理选用切削刀具也是数控加工工艺中的重要内容之一。［1］

一、铣削加工对刀具的要求

金属在切削过程中，刀具切削部分是在较大的切削压力、较高的切削温度及剧烈摩擦条件下工作的。在切削不均匀或断续加工时，刀具会受到很大的冲击和振动，因此，刀具切削部分材料应具备如下性能：

1．铣刀刚性要好。一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。当工件各处的加工余量相差悬殊时，通用铣床遇到这种情况很容易采取分层铣削方法加以解决，而数控铣削就必须按程序规定的走刀路线前进，遇到余量大时无法象通用铣床那样“随机应变”，除非在编程时能够预先考虑到，否则铣刀必须返回原点，用改变切削面高度或加大刀具半径补偿值的方法从头开始加工，多走几刀。但这样势必造成余量少的地方经常走空刀，降低了生产效率，如刀具刚性较好就不必这么办。［2］

2．铣刀的耐用度要高。尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损较快，就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。

3．高耐热性与化学稳定性。高耐热性，是指刀具在高温下仍能保持原有的硬度，强度，韧度以及耐磨性。化学稳定性，是指高温下不易与加工材料或周围介质发生化学反应的能力，包括抗氧化能力。化学稳定性越高，刀具磨损越慢，加工表面质量越好。

4．足够的强度和韧度。切削时刀具要能承受各种压力与冲击。一般用抗弯强度和冲击来衡量材料强度与韧度的高低。

二、铣床刀具的选择

刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据铣床的加工能力、工件材科的性能、加工工序切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

1．选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀，加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。

2．在进行自由曲面（模具）加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般采用顶端密距，故球头常用于曲面的精加工。曲面加工，铣刀为镶硬质合金与可转位刀片的球头铣刀。球头铣刀适用于加工曲率较小的曲面加工。鼓形铣刀，多用于铣 削飞机变斜角面零件。变斜角面零件若用圆柱铣刀加工，则需四、五坐标加工。鼓形铣刀与圆头刀相比，其残留高度较小，生产效率也高。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。

3．在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和按刀动作。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具迅速、准确地装到铣床主轴或刀库上去。编程人员应了解铣床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄（3种规格）和锥柄（4种规格）2种，共包括16种不同用途的刀柄。

4．在经济型数控铣床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先铣后钻；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控铣床的自动换刀功能，以提高生产效率等。［3］

三、刀具选用时应该符合下列原则

1．平面铣削应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般采用二次走刀，第一次走刀最好用端铣刀粗铣，沿工件表面连续走刀。注意选好每次走刀宽度和铣刀直径，使接刀刀痕不影响精切走刀精度。因此加工余量大又不均匀时，铣刀直径要选小些。精加工时铣刀直径要选大些，最好能包容加工面的整个宽度。

2．立铣刀和镶硬质合金刀片的端铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。为了 提高槽宽的加工精度，减少铣刀的种类，加工时可采用直径比槽宽小的铣刀，先铣槽的中间部分，然后用刀具半径补偿功能铣槽的两边。

3．铣削平面零件的周边轮廓一般采用立铣刀。

4．加工型面零件和变斜角轮廓外形时常采用球头刀、环形刀、鼓形刀和锥形刀等。

5．加工中采用机夹可转位刀具。可转位刀具即不重磨刀具。它具有多个刀尖位置尺寸一致的切削刃，可减少换刀和对刀。

［1］何宏伟．数控铣削（加工中心）技术训练 北京 语文出版社2015

［2］王志平．数控机床及应用．北京 高教出版社2010

［3］徐刚．数控加工技术技术．北京 高教出版社2014