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数控铣床刀具的选择


数控铣床(加工中心)刀具的应用

制作人 : 7 组组员 指导老师: 张 建 完成时间: 11 月 12 日

数控铣床(加工中心)刀具的应用
文章摘要:随着工业水平的发展,数控铣床(加工中心)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 (加工中心)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。 从大的方面来说, 刀具的选择决定了一个工厂的命运。

数控铣床

加工中心

数控铣床切削加工具有高速,高效的特点,铣削刀具的 刚性,强度,耐磨度和安装调整方法都会直接影响切削加工 的工作效率;刀具装卡的稳定性,尺寸精度的都会直接影响 到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。

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) 高硬度。硬度是刀具材料最基本的性能,其硬度必 须高于工件材料的硬度,方能将工件上多余的金属 切削掉。 2) 高耐磨性。高耐磨性是刀具抵抗磨损的能力,在剧 烈的摩擦下刀具磨损要小,尤其是当一把刀具加工 的内容很多时,若刀具不耐用而磨损较快,就会影 响工件的加工质量和加工精度。 3) 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。 4) 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。

二、常见的刀具类型: 注: 刀具材料有高速钢、 硬质合金钢和其他加工材料。

陶瓷、人造金刚石和立方氮化硼都以广泛应用于刀具当中。 (一)平面加工铣刀 铣平面显然离不开平面加工铣刀。端面铣刀、圆柱铣 刀和立铣刀是常用的平面加工铣刀。 (1)端面铣刀 端面铣刀一般采用镶齿式结构,刀

齿采用硬质合金钢制成,生产效率高,加工表面质量也高, 用于立式铣床上粗、精铣各种大平面。 (2)圆柱铣刀 圆柱铣刀通常采用整体式结构,主

要由高速钢制成。圆柱铣刀一般采用螺旋形刀齿以提高切削 工作的平稳性,用于卧式铣床上粗铣及半精铣平面。 (3)立铣刀 立式刀用于立式铣床上铣削阶台平面

和侧面。立铣刀除了用于铣削平面外,还可用于铣削沟槽、 螺旋槽及工件上各种形状的孔,铣削各种盘型凸轮与圆柱凸 轮,以及通过靠模铣削内、外曲面。

a 端面铣刀

b 圆柱铣刀

c 立铣刀

(二)沟槽加工铣刀

注:直槽有通槽和不通槽之分,较宽的通槽可用三面刃 铣刀加工,窄的通槽可用锯片铣刀或小尺寸立铣刀加工,不 通槽则宜用立铣刀加工。横槽的价格离不开 T 型槽铣刀。 (1)三面刃铣刀 三面刃铣刀有直齿、错齿和镶齿

等几种结构形式,由于刀具的圆周和两个侧面上均有刀刃, 可以获得较高的加工表面质量,主要用于铣削各种槽、阶台 平面、工件的表面及凸台平面等。 (2)槽铣刀 槽铣刀用于铣削各种槽及板料、棒料和

各种型材的切断,但由于没有起修光作用的副切削刃,所以 所铣槽的侧面质量比较差。 (3)键槽铣刀 有很高的铣削精度。 (4)燕尾槽铣刀 燕尾槽铣刀主要用于铣削诸如机 键槽铣刀主要用于铣削键槽,它具

床拖板上的燕尾槽之类的表面。 (5)角度铣刀 角度铣刀分为单角铣刀、对称双角

铣刀和 不对称双角铣刀 3 种。单角铣刀用于各种刀具的外 圆齿槽与端面齿槽的开齿和铣削各种锯齿离合器和棘齿的 齿形;对称双角铣刀用于铣削各种 V 型槽和尖齿、梯形齿离 合器的齿形;不对称双角铣刀主要用于铣削各种角度槽。

a 立铣刀

b 三面刃铣刀

c 槽铣刀

d T 型槽铣刀

e 键槽铣刀

f 燕尾槽铣刀

g 角度铣刀

(三)成形面加工铣刀 在普通铣床上加工成形面往往离不开成形铣刀,如半 圆形铣刀和专门加工叶片成形面及特殊形状的根部槽的专 用铣刀。另外,像铣削齿轮用的齿轮铣刀等,都是成形铣刀, 下图为常见的成形铣刀。 成形铣刀的缺点是制造费用较大,切削性能差。

成形铣刀

三、数控立铣刀的正确使用
在铣削加工中心上铣削复杂工件时,数控铣刀的使用 应注意以下问题: 1、 立铣刀的装夹 加工中心用立铣刀大多采用弹簧夹套装夹方式,使用 时处于悬臂状态。在铣削加工过程中,有时可能出现立铣刀 从刀夹中逐渐伸出,甚至完全掉落,致使工件报废的现象, 其原因一般是因为刀夹内孔与立铣刀刀柄外径之间存在油 膜 ,造成夹紧力不足所致。立铣刀出厂时通常都涂有防锈 油,如果切削时使用非水溶性切削油,刀夹内孔也会附着一 层雾状油膜,当刀柄和刀夹上都存在油膜时,刀夹很难牢固 夹紧刀柄 ,在加工中立铣刀就容易松动掉落。所以在立铣

刀装夹前,应先将立铣刀柄部和刀夹内孔清洗干净,擦干后 再进行装夹。 当立铣刀的直径较大时,即使刀柄和刀夹都很清洁, 还是可能发生掉刀的事故,这时应选带削平缺口的刀柄和相 应的侧面锁紧方式。 立铣刀夹紧后可能出现的另一问题是加工中立铣刀在 端口处折断,其原因一般是因为刀夹使用时间过长,刀夹端 口部已磨损成锥形所致,此时应更换新的刀夹。 2 、立铣刀的振动 由于立铣刀与刀夹之间存在微小间隙,所以在加工过 程中刀具有可能出现振动现象。振动会使立铣刀圆周刃的吃 刀量不均匀,且切扩量比原定值增大,影响加工精度和刀具 使用寿命。但当加工出的沟槽宽度偏小时,也可以有目的地 使用刀具振动,通过增大切扩量来获得所需槽宽,但这种情 况下应将立铣刀的最大振幅限制在 0.02mm 以下,否则无法 进行稳定的切削。在正常加工中立铣刀的振动越小越好。 当出现刀具振动时,应考虑降低切削速度和进给速度, 如两者都已降低 40%后仍在较大振动, 则应考虑减小吃刀量。 如加工系统出现共振,其原因可能是切削的速度过大, 进给速度偏小,刀具系统钢性不足,工件装夹力不够以及工 件形状或工件装夹方法等因素所至,此时应采取调整切削用 量,增加刀具系统刚度,提高进给速度等措施。

3、立铣刀的端刃切削 在模具等工件型腔的数控铣削加工中,当被切削点为 下凹部分或深腔时,需加长立铣刀的伸出量。如果使用长刃 型立铣刀,由于刀具的挠度较大,易产生振动和刀具折损。 因此在加工过程中,如果只需刀具端部附近的发刃参加切 削,则最好选用刀具总长度较长的短刃长柄立铣刀。在卧式 数控机床上使用大直径立铣刀加工工件时,由于刀具自重所 产生的变形较大,更应十分注意端刃切削容易出现的问题。 在必须使用长刃型立铣刀的情况下,则需大幅度降低切削速 度和进给速度。 4、切削参数的选用 切削速度的选择主要取决于被加工工件的材质;进给 速度的选择主要取决于被加工工件的材质及立铣刀的直径。 一些刀具生产厂家的刀具样本附有刀具切削参数选用表,可 供参考。但切削参数的选用同时又受机床、刀具系统、被加 工工件形状以及装夹方式等多方面因素的影响,应根据实际 情况适当调整切削速度和进给速度。 当以刀具寿命为优先考虑因素时,可适当降低切削度 和进给速度;当切屑的离刃状况不好时,则可适当增大切削 速度。 5、切削方式的先择 采用顺铣有利于防止刀刃损坏,可提高刀具寿命。但

有两点需要注意;1、如采用普通机床加工,应设法消除进 给机构的间隙。2、当工件表面残留有铸,锻工艺形成的氧 化膜或其它硬化层时,宜采用逆铣。 6、硬质合金立铣刀的使用 高速钢立铣刀的使用范围和使用要求较为宽泛,即使切 削条件的选择略有不当,也不至出现太大问题。而硬质合金 立铣刀虽然在高速切削时具有很好的耐磨性,但它的使用范 围不及高速钢立铣刀广泛,且切削条件必须严格符合刀具的 使用要求。


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