数控铣床加工刀具的选择刍议

张健

摘要 数控铣床在制造业的应用范围非常广泛，而刀具的选择会直接影响到最终生产的质量和效率。基于此本文就数控铣床在刀具选择等方面进行探讨。

关键词 数控铣床；加工刀具：切削量

中图分类号 TG5

文献标识码 A

文章编号2095-6363（2015）10-0063-01

数控铣床由于其特殊性，对所用刀具的要求较高，因而在选用刀具时要根据机床的性能、工件的材料、加工程序以及切削量等相关影响因素来选用合适的刀具和刀柄。

1 数控铣床对刀具的要求

数控铣床对刀具的要求首先一点就是铣刀的刚性一定要强。这是因为数控铣床在生产过程中不能随意调整切削量，且为了提高生产效率，铣床使用的刀具要适应大切削用量这一特点。通常情况下，普通铣床遇到加工零件各部分的加工剩余量相差过大时，会采用分层铣削这一简单的方法来解决。但数控铣床最初的编程一般是按照固定的程序来设计的，一旦遇到加工余量大，原先设计的走刀路线走不通时，就不能像通用铣床那样采用简易灵活的办法解决，这时铣刀就只能返回原点，并采用较为复杂的方法从头开始走刀。常用的方法有增加铣刀半径补偿值或者改变切削面高度。这样的方法不仅繁琐，而且在余量少的地方会出现走空刀的现象，影响了生产效率，而选用刚性好的刀具则可避免这一现象。除了要求刀具刚性好之外，刀具的高耐用度也是选择铣刀时要考虑的一个重要条件。数控铣刀要加工的工件通常很多，如果刀具耐用度差就会使铣刀极易磨损，磨损的刀具会对工件的精度和准确度产生影响。同时，多次换刀也增加了对刀次数和调刀，这样容易使表面出现因对刀而形成的接刀台阶，进而造成工件的质量下降。

2 常用数控铣床加工刀具的类型

数控铣床所用的刀具种类多种多样，主要可以分为两大类，铣削刀具和孔加工刀具。目前数控机床有着高效、高速和机械自动化程度高的特点，与之相应的数控铣刀也开始朝着标准化、常用化和模式化方向发展。如今，数控机床发展速度较快，面对一些特殊的加工铣削要求，为了提高生产效率，技术人员逐渐研制出了适用于不同特殊类型的专用刀具。数控铣刀具可以根据不同的分类方法分为不同的类型，根据刀具所用的材料可以分为高速钢立刀具、金刚石铣刀具和合金刀具等，另外还有一些不常用材料制成的刀具，如陶瓷刀具、立方氮化硼刀具；根据刀具的结构又可以分为整体式、镶嵌式、焊接连接式和机夹式，同时机夹式连接又有转位式和不转式；根据制作的特殊类型有复合式刀具和缓震式刀具等；根据切削工艺来划分，有模具铣刀、成型铣刀、鼓型铣刀和面铣刀等。

3 数控铣床加工刀具的选择

1）铣削刀具的选择。刀具选择应遵循安装简单、调整方便、刚性好、高耐用度和高精度的原则，在满足加工需求的前提下选用比较短的刀柄，以此来增强加工刀具的刚性。在选择铣削刀具时，需要根据加工材料的形态以及大小来确定。当加工的平面较大时应选择面铣刀，面铣刀的应用较广，可以用来进行细加工，也可以进行粗加工。当进行细加工时，应选择较大直径的铣刀，所选宽度尽量包含整个加工面，这样才能使加工精度较为准确，降低加工面的粗糙程度，进而避免产生加工面的接刀痕迹。当进行粗加工时，应选择较小直径的铣刀，使其能够增加切削深度，因为粗加工对生产率的要求较高，也就表明铣削量是比较大的。立铣刀主要有高速钢立刀具和硬质合金铣刀，这类刀具主要用在加工平面、二维曲面、沟槽和台阶面上。高速钢立铣刀可以用于加工凹槽、凸台和曲面，但却不能用于加工毛坯面。硬质合金铣刀则可以加工毛坯面，因为毛坯面的硬层等会加快刀具的磨损，因此需选用硬度较高的铣刀。模具铣刀主要用来加工曲面和模具型；成型铣刀主要用来加工各种特殊的斜角面、空洞以及弧形凹槽等。铣刀的角度需要根据切削的对象来确定，当间断切削钢铁材料时可以选择负前角铣刀；当连续切削碳素钢等原料时则选择正前角铣刀。为了延长铣刀的使用寿命，应用90度主偏角的面铣刀切削台阶平面，用75度主偏角的面铣刀铣削无台阶平面。

2）孔加刀具的选择。数控铣床可以选用的孔加工刀具有钻孔刀具、扩孔刀具、镗孔刀具和攻丝刀具等。具体来说，钻孔刀具又包含麻花钻和中心孔钻。数控机床在孔加工方面一般没有钻模，因为这类钻头刚性差，为了精确定位孔加工，需要在钻孔前用中心钻定位。扩孔刀具主要是对已成型的孔进行再加工，数控机床在扩孔时常选用扩孔钻、立铣刀和镗刀。镗孔刀具的镗孔是用镗刀对成型孔进行加工，镗孔适用的范围较广，可对不同大小的孔进行粗细加工，如盲孔、平行孔、阶梯孔等。数控铣床上常用的镗刀种类有单刃、双刃镗刀以及微调镗刀。在进行镗孔时，为了平衡镗削震动应选择多刃刀头进行切削，刀杆则应该选择粗短型刀杆来减轻震动。

数控铣床在加工时需要人工磨刀、测量和更换刀刃，这占用了较多的时间。为了避免时间的浪费，要合理设置刀具顺序，这需要遵循一定的原则。首先应减少刀具使用数量，刀具装夹后要发挥其最大效用；其次对刀具进行分类，精细加工区别使用，相同尺寸也应分类。最后应先铣后钻，先对曲面进行精加工再对二维轮廓进行精加工，想方设法提高工作效率。一般情况下，价格与质量成正比，因此耐用度和精度较高的铣刀价格一般也比较贵。选用质量好的刀具虽然增加了成本，但在生产过程中却可以提高效率，使整个生产成本相对降低。总之，在选用刀具时一定要根据不同的实际情况选用合适、优质的铣刀，这样才可以保证加工质量，提高生产效率。

4 切削量的确定

切削量的确定一般根据机床加工的种类（粗加工、半精加工和精加工）而定，粗加工主要考虑成本及效率，半精加工和精加工则注重加工的质量。具体来说，切削量的确定需要考虑切削深度、宽度和速度。切削深度一般等于加工余量，为使加工零件达到质量标准需预留合适的余量来进行精加工，且数控机床余量应小于普通机床；切削宽度一般与刀具直径成正比，与切削深度成反比，数控机床的切削深度一般在0.6d到0.9d之间；速度有切削速度和进给速度两种，增加这两种的速度可以有效提高生产效率。

5 结论

数控铣床的加工刀具种类较多，在实际操作过程中需要根据不同情况，考虑相关的影响因素，按照一定的原则来选用合适的刀具，这样才可以在保证质量的前提下提高生产效率。