首先、選擇刀具應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是:適用、安全、經(jīng)濟(jì)。
適用是要求所選擇的刀具能達(dá)到加工的目的,完成材料的往除,并達(dá)到預(yù)定的加工精度。如粗加工時(shí)選擇有足夠大并有足夠的切削能力的刀具能快速往除材料;而在精加工時(shí),為了能把結(jié)構(gòu)外形全部加工出來,要使用較小的刀具,加工到每一個(gè)角落。再如,切削低硬度材料時(shí),可以使用高速鋼刀具,而切削高硬度材料時(shí),就必須要用硬質(zhì)合金刀具。
安全指的是在有效往除材料的同時(shí),不會(huì)產(chǎn)生刀具的碰撞、折斷等。要保證刀具及刀柄不會(huì)與工件相碰撞或者擠擦,造成刀具或工件的損壞。如加長(zhǎng)的直徑很小的刀具切削硬質(zhì)的材料時(shí),很輕易折斷,選用時(shí)一定要慎重。
經(jīng)濟(jì)指的是能以最小的本錢完成加工。在同樣可以完成加工的情形下,選擇相對(duì)綜合本錢較低的方案,而不是選擇最便宜的刀具。刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大,必須引起留意的是,在大多數(shù)情況下,選擇好的刀具固然增加了刀具本錢,但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的進(jìn)步則可以使總體本錢可能比使用普通刀具更低,產(chǎn)生更好的效益。如進(jìn)行鋼材切削時(shí),選用高速鋼刀具,其進(jìn)給只能達(dá)到100mm/min,而采用同樣大小的硬質(zhì)合金刀具,進(jìn)給可以達(dá)到500mm/min以上,可以大幅縮短加工時(shí)間,固然刀具價(jià)格較高,但總體本錢反而更低。通常情況下,優(yōu)先選擇經(jīng)濟(jì)性良好的可轉(zhuǎn)位刀具。
選擇刀具時(shí)還要考慮安裝調(diào)整的方便程度、剛性、耐用度和精度。在滿足加工要求的條件下,刀具的懸伸長(zhǎng)度盡可能得短,以進(jìn)步刀具系統(tǒng)的剛性。
下面對(duì)部分常用的銑刀作扼要的說明。
1、圓柱銑刀
圓柱銑刀主要用于臥式銑床加工平面,一般為整體式,如圖1所示。該銑刀材料為高速鋼,主切削刃分布在圓柱上,無副切削刃。該銑刀有粗齒和細(xì)齒之分。粗齒銑刀,齒數(shù)少,刀齒強(qiáng)度大,容屑空間大,重磨次數(shù)多,適用于粗加工;細(xì)齒銑刀,齒數(shù)多,工作較平穩(wěn),適用于精加工。圓柱銑刀直徑范圍d=50mm~100mm,齒數(shù)Z=6~14個(gè),螺旋角β=30°~45°。當(dāng)螺旋角β=0°時(shí),螺旋刀齒變?yōu)橹钡洱X,目前生產(chǎn)上應(yīng)用少。
2.面銑刀
面銑刀主要用于立式銑床上加工平面、臺(tái)階面等。面銑刀的主切削刃分布在銑刀的圓柱面或圓錐面上,副切削刃分布在銑刀的端面上。面銑刀按結(jié)構(gòu)可以分為整體式面銑刀、硬質(zhì)合金整體焊接式面銑刀、硬質(zhì)合金機(jī)夾焊接式面銑刀、硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位式面銑刀等形式。圖2所示是硬質(zhì)合金整體焊接式面銑刀。該銑刀是由硬質(zhì)合金刀片與合金鋼刀體經(jīng)焊接而成,其結(jié)構(gòu)緊湊,切削效率高,制造較方便。刀齒損壞后,很難修復(fù),所以該銑刀應(yīng)用未幾。
3.立銑刀
立銑刀主要用于立式銑床上加工凹槽、臺(tái)階面、成形面(利用靠模)等。圖3所示為高速鋼立銑刀。該立銑刀的主切削刃分布在銑刀的圓柱面上,副切削刃分布在銑刀的端面上,且端面中心有頂尖孔,因此,銑削時(shí)一般不能沿銑刀軸向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng),只能沿銑刀徑向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。該立銑刀有粗齒和細(xì)齒之分,粗齒齒數(shù)3~6個(gè),適用于粗加工;細(xì)齒齒數(shù)5~10個(gè),適用于半精加工。該立銑刀的直徑范圍是φ2mm~φ80mm。柄部有直柄、莫氏錐柄、7:24錐柄等多種形式。該立銑刀應(yīng)用較廣,但切削效率較低。
4.鍵槽銑刀
鍵槽銑刀主要用于立式銑床上加工圓頭封閉鍵槽等,如圖4所示。該銑刀外形似立銑刀,端面無頂尖孔,端面刀齒從外圓開至軸心,且螺旋角較小,增強(qiáng)了端面刀齒強(qiáng)度。端面刀齒上的切削刃為主切削刃,圓柱面上的切削刃為副切削刃。加工鍵槽時(shí),每次先沿銑刀軸向進(jìn)給較小的量,然后再沿徑向進(jìn)給,這樣反復(fù)多次,就可完成鍵槽的加工。由于該銑刀的磨損是在端面和靠近端面的外圓部分,所以修磨時(shí)只要修磨端面切削刃,這樣,銑刀直徑可保持不變,使加工鍵槽精度較高,銑刀壽命較長(zhǎng)。鍵槽銑刀的直徑范圍為 φ2mm~φ63mm。
5.三面刃銑刀
三面刃銑刀主要用于臥式銑床上加工槽、臺(tái)階面等。三面刃銑刀的主切削刃分布在銑刀的圓柱面上,副切削刃分布在兩端面上。該銑刀按刀齒結(jié)構(gòu)可分為直齒、錯(cuò)齒和鑲齒三種形式。圖5所示是直齒三面刃銑刀。該銑刀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,但副切削刃前角為零度,切削條件較差。該銑刀直徑范圍是50mm~200mm,寬度4mm~40mm。
6.角度銑刀
角度銑刀主要用于臥式銑床上加工各種角度槽、斜面等。角度銑刀的材料一般是高速鋼。角度銑刀根據(jù)本身外形不同,可分為單刃銑刀、不對(duì)稱雙角銑刀和對(duì)稱雙角銑刀3種。圖6所示是單角銑刀。圓錐面上切削刃是主切削刃,端面上的切削刃是副切削刃。該銑刀直徑范圍是40mm~100mm。
7.模具銑刀
模具銑刀主要用于立式銑床上加工模具型腔、三維成形表面等。模具銑刀按工作部分外形不同,可分為圓柱形球頭銑刀、圓錐形球頭銑刀和圓錐形立銑刀3種形式。圖7所示是圓柱形球頭銑刀,圖8所示是圓錐形球頭銑刀。在該兩種銑刀的圓柱面、圓錐面和球面上的切削刃均為主切削刃,銑削時(shí)不僅能沿銑刀軸向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng),也能沿銑刀徑向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng),而且球頭與工件接觸往往為一點(diǎn),這樣,該銑刀在數(shù)控銑床的控制下,就能加工出各種復(fù)雜的成形表面,所以該銑刀用途獨(dú)特,很有發(fā)展前途。如圖9所示圓錐形立銑刀其作用與立銑刀基本相同,只是該銑刀可以利用本身的圓錐體,方便地加工出模具型腔的出模角。
其次、加工中心上用的立銑刀主要有3種形式:球頭刀(R=D/2),端銑刀(R=0)和R刀(R
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)。刀具直徑的選用主要取決于設(shè)備的規(guī)格和工件的加工尺寸,還需要考慮刀具所需功率應(yīng)在機(jī)床功率范圍之內(nèi)。
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)選端銑刀或面銑刀;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。
平面銑削應(yīng)選用不重磨硬質(zhì)合金端銑刀或立銑刀,可轉(zhuǎn)為面銑刀。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。選好每次走刀的寬度和銑刀的直徑,使接痕不影響精銑精度。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,最好能夠包容加工面的整個(gè)寬度。表面要求高時(shí),還可以選擇使用具有修光效果的刀片。在實(shí)際工作中,平面的精加工,一般用可轉(zhuǎn)位密齒面銑刀,可以達(dá)到理想的表面加工質(zhì)量,甚至可以實(shí)現(xiàn)以銑代磨。密布的刀齒使進(jìn)給速度大大進(jìn)步,從而進(jìn)步切削效率。精切平面時(shí),可以設(shè)置6~8個(gè)刀齒,直徑大的刀具甚至可以有超過10個(gè)的 刀齒。
1、加工空間曲面和變斜角輪廓外形時(shí),由于球頭刀具的球面端部切削速度為零,而且在走刀時(shí),每?jī)尚械段恢g,加工表面不可能重疊,總存在沒有被加工往除的部分。每?jī)尚械段恢g的間隔越大,沒有被加工往除的部分就越多,其高度(通常稱為“殘留高度”)就越高,加工出來的表面與理論表面的誤差就越大,表面質(zhì)量也就越差。加工精度要求越高,走刀步長(zhǎng)和切削行距越小,編程效率越低。因此,應(yīng)在滿足加工精度要求的條件下,盡量加大走刀步長(zhǎng)和行距,以進(jìn)步編程和加工效率。而在2軸及2.5軸加工中,為進(jìn)步效率,應(yīng)盡量采用端銑刀,由于相同的加工參數(shù),利用球頭刀加工會(huì)留下較大的殘留高度。因此,在保證不發(fā)生干涉和工件不被過切的條件下,無論是曲面的粗加工還是精加工,都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀或R刀(帶圓角的立銑刀)。不過,由于平頭立銑刀和球頭刀的加工效果是明顯不同的,當(dāng)曲面外形復(fù)雜時(shí),為了避免干涉,建議使用球頭刀,調(diào)整好加工參數(shù)也可以達(dá)到較好的加工效果。
2、鑲硬質(zhì)合金刀片的端銑刀和立銑刀主要用于加工凸臺(tái)、凹槽和箱口面。為了進(jìn)步槽寬的加工精度,減少銑刀的種類,加工時(shí)應(yīng)采用直徑比槽寬小的銑刀,先銑槽的中間部分,然后再利用刀具半徑補(bǔ)償(或稱直徑補(bǔ)償)功能對(duì)槽的兩邊進(jìn)行銑加工。
對(duì)于要求較高的細(xì)小部位的加工,可使用整體式硬質(zhì)合金刀,它可以取得較高的加工精度,但是留意刀具懸升不能太大,否則刀具不但讓刀量大,易磨損,而且會(huì)有折斷的 危險(xiǎn)。
3、銑削盤類零件的周邊輪廓一般采用立銑刀。所用的立銑刀的刀具半徑一定要小于零件內(nèi)輪廓的最小曲率半徑。一般取最小曲率半徑的0.8~0.9倍即可。零件的加工高度(Z方向的吃刀深度)最好不要超過刀具的半徑。若是銑毛坯面時(shí),最好選用硬質(zhì)合金波紋立銑刀,它在機(jī)床、刀具、工件系統(tǒng)答應(yīng)的情況下,可以進(jìn)行強(qiáng)力切削。
鉆孔時(shí),要先用中心鉆或球頭刀打中心孔,用以引正鉆頭。先用較小的鉆頭鉆孔至所需深度Z,再用較大的鉆頭進(jìn)行鉆孔,最后用所需的鉆頭進(jìn)行加工,以保證孔的精度。在進(jìn)行較深的孔加工時(shí),特別要留意鉆頭的冷卻和排屑題目,一般利用深孔鉆削循環(huán)指令G83進(jìn)行編程,可以工進(jìn)一段后,鉆頭快速退出工件進(jìn)行排屑和冷卻;再工進(jìn),再進(jìn)行冷卻和排屑直至孔深鉆削完成。
4、加工中心機(jī)床刀具是一個(gè)較復(fù)雜的系統(tǒng),如何根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行正確選用,并在CAM軟件中設(shè)定正確的參數(shù),是數(shù)控編程職員必須把握的。只有對(duì)加工中心刀具結(jié)構(gòu)和選用有充分的了解和熟悉,并且不斷積累經(jīng)驗(yàn),在實(shí)際工作中才能靈活運(yùn)用,進(jìn)步工作效率和生產(chǎn)效益并保證安全生產(chǎn)。