銑刀選擇的通用原則

銑刀選擇的通用原則

1．銑刀的選擇流程 一般考慮以下幾個方面進(jìn)行選擇（見圖1）：

(1)零件形狀（考慮加工型面）：加工型面一般可為平面、深型、腔槽、螺紋等，不同加工型面使用的刀具不同，例如圓角銑刀可銑削凸曲面，但不能銑削凹曲面。

(2)材料：考慮其切削加工性、切屑成形、硬度、含有的合金元素等方面。刀具生產(chǎn)廠家一般將材料分為鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬、高溫合金、鈦合金、硬質(zhì)材料。

(3)加工條件：加工條件包括機(jī)床夾具工件系統(tǒng)穩(wěn)定性刀柄裝夾情況等。

(4)機(jī)床一夾具一工件系統(tǒng)穩(wěn)定性：這需要了解機(jī)床的可用功率、主軸類型和規(guī)格、機(jī)床已使用的年限等，并且要結(jié)合刀柄長懸伸量及其軸向／徑向跳動情況。

(5)加工類別及子類別：這包含方肩銑削、平面銑削、仿形銑削等需要結(jié)合刀具的特點(diǎn)應(yīng)

用進(jìn)行選刀。

2．銑刀幾何角度的選擇

(1)前角的選擇。銑刀的前角應(yīng)根據(jù)刀具和工件的材料確定。銑削時(shí)常有沖擊，故應(yīng)保證切削刃有較高的強(qiáng)度。一般情況下銑刀前角小于車刀切削前角；高速鋼比硬質(zhì)合金刀具要大；另外，在銑削塑性材料時(shí)，由于切削變形較大，應(yīng)取較大的前角；銑削脆性材料時(shí)，前角應(yīng)小些；在加工強(qiáng)度大、硬度高的材料時(shí)，還可采用負(fù)前角。前角的具體數(shù)值如表1所示。

(2)刃傾角的選擇立銑刀和圓柱銑刀的外圓螺旋角β就是刃傾角λs。這使刀齒可以逐漸的切入和切出工件，提高銑削的平穩(wěn)性。增大β，可以使實(shí)際前角增大，切削刃鋒利，同時(shí)也使切屑易于排出。對于銑削寬度較窄的銑刀，增大螺旋角β的意義不大，故一般取β=0或較小的值。螺旋角盧的具體數(shù)值如表2所示。

(3)主偏角與副偏角的選擇。面銑刀主偏角的作用及其對銑削過程的影響，與車刀主偏角在車削中的作用和影響相同。常用的主偏角有45°、60°、75°、90°，工藝系統(tǒng)的剛性好，取小值；反之，取大值，主偏角選擇如表3所示。副偏角一般為5°—10°。圓柱銑刀只有主切削刃，沒有副切削刃，因此沒有副偏角，主偏角為90°。

整體硬質(zhì)合金立銑刀及其應(yīng)用

　　如果一個用戶有一把可轉(zhuǎn)位刀片式銑刀和一把整體硬質(zhì)合金立銑刀（以下簡稱“整硬銑刀”）可供選擇，他通常會問一個基本的問題：哪種刀具性能更好？它們在哪些加工領(lǐng)域更具優(yōu)勢？這與其說是一個孰優(yōu)孰劣的問題，不如說是一個各擅勝場的問題。我們必須了解特定類型的刀具有哪些不同的性能特點(diǎn)，以及為了獲得良好的加工效果，應(yīng)該如何合理使用它們。

　　刀片式銑刀在許多方面都與整硬銑刀大相徑庭。整硬銑刀采用了與刀片銑刀不同的基體材料和涂層類型，從而使這兩類銑刀表現(xiàn)出明顯的性能差異。如果在某種特定加工中，其中一類刀具的某些性能變得更為重要，那么或許此類刀具就更適合這種加工。

　　一般來說，與傳統(tǒng)的刀片銑刀相比，整硬銑刀的加工精度要高得多。不過，這一事實(shí)只適用于刀具在切削加工中的表現(xiàn)。這兩種刀具可能具有相同的尺寸精度等級，但由于整體硬質(zhì)合金材料的剛性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于安裝刀片的鋼制刀柄，加工時(shí)在切削力作用下不易發(fā)生撓曲變形，因此能獲得更高的加工精度。

　　需要牢記的另一個重要事實(shí)是刀具的接觸弧長，一種特定刀具與被加工零件接觸的圓周長度，它與切削時(shí)產(chǎn)生的熱量以及被刀具、工件和切屑吸收的熱量直接相關(guān)。整硬銑刀與鋼制刀柄銑刀處理切削熱的特點(diǎn)截然不同，這也會反映在切削策略的選擇上。

　　為了更地進(jìn)行對比，還必須考慮刀具的直徑尺寸。在直徑小于10mm的小直徑銑刀范疇，很少能見到刀片式銑刀的蹤影，顯然，整硬銑刀是當(dāng)然之選。而在與之相對應(yīng)的大直徑銑刀領(lǐng)域，由于經(jīng)濟(jì)性的原因，整硬銑刀卻并非明智的選擇。直徑尺寸10－25mm左右的中等規(guī)格銑刀則是多種銑刀類型交迭共存的區(qū)域（見圖1）。在此范圍內(nèi)，被加工形狀的復(fù)雜性、可達(dá)性以及加工精度要求成為選擇刀具的初始依據(jù)。

圖1 整硬銑刀和刀片銑刀的加工領(lǐng)域

整硬銑刀的基體材料

　　整硬銑刀的加工性能在很大程度上取決于所用硬質(zhì)合金基體材料的類型?；w材料之所以至關(guān)重要，是因?yàn)樗仨氈蔚毒叩那邢魅?，必須承受很大的切削力，而且必須防止任何形式的刀具破損。

　　為了確保銑刀具有足夠的韌性，并能提供良好的動態(tài)抗力，整硬銑刀通常采用微細(xì)晶粒硬質(zhì)合金作為基體材料（見圖2）。這種基體具有更高的硬度和更好的刃口鋒利性，同時(shí)還能保持良好的韌性。但是，與常規(guī)粒度的硬質(zhì)合金基體相比，微細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的導(dǎo)熱性（將熱量從切削區(qū)帶走的能力）相對較差。這就意味著，刀具切削時(shí)產(chǎn)生的熱量往往會駐留在刀具表面。因此，整硬銑刀的切削刃必須能夠承受這種切削熱，并控制接觸弧長，這是選擇整硬銑刀時(shí)始終需要考慮的一個重要條件。

圖2 硬質(zhì)合金晶粒尺寸的影響和功能性

整硬銑刀的涂層和切削刃制備

　　為了提高刀具耐磨性，并將產(chǎn)生熱量的切削區(qū)與刀具基體隔離開（切削熱在基體中的積聚可能會縮段刀具壽命），整硬銑刀通常都要采用涂層。此外，由于整硬銑刀的切削刃比較鋒利，因此，刀具基體與涂層之間具有恰當(dāng)?shù)母街σ仓陵P(guān)重要（見圖3）。尤其對于直徑較小的整硬銑刀來說，切削刃鋒利度是刀具加工性能的一項(xiàng)關(guān)鍵要素。

圖3 涂層對刃口鋒利度的影響

　　理想的整硬銑刀切削刃應(yīng)具有盡可能高的硬度，以及可將崩刃風(fēng)險(xiǎn)降至蕞低的適當(dāng)鋒利度。通過合理的切削刃制備，可以部分實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。一般來說，根據(jù)要求達(dá)到的加工質(zhì)量和刀具壽命水平，不同的整硬銑刀可以采用不同的切削刃制備型式、刃口形狀和鋒利度。

　　切削刃是刀具的前刀面和后刀面相交形成的交線，通過刃磨前刀面和后刀面，可以獲得鋒利的切削刃。如果直接在鋒利的切削刃上沉積PVD涂層，涂層內(nèi)部會產(chǎn)生很高的應(yīng)力。由于這種高內(nèi)應(yīng)力的影響，涂層在切削時(shí)容易和剝落，從而縮小刀具壽命。涂層的質(zhì)量和有效性取決于其在切削過程中承受和/或減小磨損率的能力。為了使涂層能更牢固地附著于切削刃上，并防止切削刃發(fā)生破損，有必要對切削刃進(jìn)行強(qiáng)化（鈍化）處理（見圖4）。換句話說，為了確保加工穩(wěn)定性和實(shí)現(xiàn)涂層功能，必須犧牲一部分刃口鋒利度，而這反過來又會增加刀具壽命。

圖4 鋒利的切削刃（上）和經(jīng)過鈍化的切削刃（下）

　　甚至可以說，切削刃制備對整硬銑刀的重要性超過了基體類型和涂層技術(shù)。從邏輯上講，這對整硬銑刀的重磨有很大的影響。刀具重磨后，如果不對其刃口重新進(jìn)行鈍化處理，使其恢復(fù)到初始狀態(tài)，就無法充分發(fā)揮修復(fù)刀具的全部潛力。因此，考慮到整硬銑刀不菲的初始成本，由原來的刀具制造商及其具有資質(zhì)的服務(wù)中心來從事刀具重磨業(yè)務(wù)至關(guān)重要。

整硬銑刀的加工策略

　　根據(jù)整硬銑刀的尺寸大小和幾何形狀，可將其劃分為幾個大類，并按不同的加工范圍再細(xì)分為許多專門的小類。在不同的刀具應(yīng)用領(lǐng)域，刀槽幾何形狀、刀尖角、前角和后角、螺旋角等設(shè)計(jì)特點(diǎn)都發(fā)揮著重要作用，并將各類整硬銑刀明確地區(qū)分開來。這種分類對于整硬銑刀和加工策略的選擇具有指導(dǎo)作用。

　　那么，選擇哪種加工策略好呢？這要取決于總的加工目標(biāo)：你的主要目的是蕞大限度地提高生產(chǎn)率和零件產(chǎn)量，還是盡可能降低刀具成本和簡化刀具種類？此外，這也取決于被加工零件及與之相關(guān)的各種要素：刀具是用于切槽，還是用于側(cè)銑，或者兩種加工兼而有之？

　　需要考慮的后（但并非不重要）一個問題是約束條件，例如：機(jī)床的潛在加工能力有多大？工件的夾持剛性如何？這些要素可能會成為限制因素，使你無法采用一些更先進(jìn)的加工策略，或無法使用一些更的專用整硬銑刀。

　　整硬銑刀的正確選擇取決于多種因素，重要的是采用正確的加工策略。實(shí)際上，在大多數(shù)情況下，許多制約因素都無法改變：加工機(jī)床、CAM系統(tǒng)以及被加工零件的材料、尺寸、公差、形狀等都是給定的常量。不過，在現(xiàn)有加工系統(tǒng)框架內(nèi)，仍然可以通過制定正確的加工策略和采用多種方法來影響加工結(jié)果，還可以根據(jù)加工總目標(biāo)，通過改變進(jìn)給率、切削速度和切削深度，對切削條件進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

　　根據(jù)選定的主攻方向和技術(shù)策略，就可以合理選擇整硬銑刀。顯而易見，有兩種可能的選刀方式：①按加工性能選刀，即根據(jù)加工類型（如側(cè)銑、銑槽或三維成形銑削），選擇用途單一的專用型銑刀，以獲得很好性能；②按使用范圍選刀，即選擇種類較少，但適用范圍更廣的通用型銑刀。無論采用何種選刀方式，用戶都需要在現(xiàn)有整硬銑刀品種規(guī)格中進(jìn)一步縮小選擇范圍。

專用銑刀與通用銑刀

　　目前有5種不同類型的整硬銑刀可用于各種金屬材料的常規(guī)加工（見圖5）。其中，地一類刀具為一代整硬銑刀，其歷史可追溯到小型立銑刀主要采用高速鋼制造的年代，現(xiàn)在已落后過時(shí)。在20世紀(jì)70年代后期，小型立銑刀的基本材質(zhì)開始由高速鋼轉(zhuǎn)換為硬質(zhì)合金，但其典型的幾何特征仍然沿用高速鋼立銑刀的設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)比較適合當(dāng)時(shí)的加工任務(wù)。如今，此類刀具無論是售價(jià)還是性能，都處于整硬銑刀市場的低端。

對于金屬切削加工零件資料來說,除了可以滿意制品的功能,并可以通過后續(xù)加工，滿意對其裝飾性、耐蝕性、導(dǎo)電性等性能要求外，還希望它可以有杰出的切削加工特性?！　」ぜY料的切削加工性是指在必定切削條件下，工件資料被切削的難易程度。為了對各種資料的切削加工性進(jìn)行比較，用相對加工性Kr來表明?！　∷且郧邢骺估瓘?qiáng)度σb=0.735Gpa 的45鋼，耐用度T=60min時(shí)的切削速度υ060為基準(zhǔn)，與切削其它資料時(shí)的υ60的比值，即Kr=υ60/υ060 ?！　‘?dāng)Kr>1 時(shí)，該資料比45鋼容易切削，切削性能好；當(dāng)Kr<1 時(shí)，該資料比45鋼難切削，切削性能差。常駐機(jī)構(gòu)用資料的切削加工性，根據(jù)相對加工性Kr的巨細(xì)分為8 級，如下表所列。 零件毛坯的挑選和加工余量

1.零件毛坯的挑選　　毛坯品種的挑選決定于零件的資料、形狀、出產(chǎn)性質(zhì)以及出產(chǎn)中獲得的可能性。毛坯可以選用下列幾種：軋制資料（截面為圓形、六角形或正方形等的棒料、板料以及帶料等）和成型毛坯（鑄件、鍛件以及沖壓件等）。

2.毛坯的加工余量　　機(jī)械加工中毛坯尺寸與竣工零件尺寸之差，稱為毛坯的加工余量。加工余量的巨細(xì)取決于加工過程中各個工步應(yīng)切除的金屬層的總和，以及毛坯尺寸與規(guī)則的公稱尺寸之間的誤差數(shù)值。

3.工序間的加工余量　　1) 應(yīng)選用蕞小的加工余量，以求縮短加工時(shí)間，下降零件的制造費(fèi)用；

2) 應(yīng)保證各工序有充分的加工余量，能在后的工序中保證圖紙所要求的精度及外表粗糙度；

3) 應(yīng)考慮到零件熱處理時(shí)引起的變形；

4) 應(yīng)考慮加工零件時(shí)所選用的設(shè)備及加工辦法，以及零件在加工過程中可能發(fā)生的變形；

5) 應(yīng)考慮到被加工零件的巨細(xì)，零件愈大則所要求的加工余量也應(yīng)愈大。

4.挑選工序間工序公役的準(zhǔn)則　　1) 公役不應(yīng)超出經(jīng)濟(jì)的加工精度范圍；

2) 挑選公役時(shí)應(yīng)考慮到加工余量的巨細(xì)，公役的邊界決定加工余量的極限尺寸；

3) 挑選公役時(shí)應(yīng)根據(jù)零件的后精度；

4) 挑選公役時(shí)應(yīng)考慮出產(chǎn)批量的巨細(xì)，對單件小批量出產(chǎn)的零件答應(yīng)挑選大的數(shù)值。螺紋設(shè)計(jì)加工

1.一般螺紋的加工辦法　　一般外螺紋的加工辦法主要有：板牙加工、螺紋銑刀銑削加工、螺紋搓絲板和滾絲輪滾扎加工。一般內(nèi)螺紋的加工辦法主要有：絲錐加工、螺紋銑刀銑削加工。

2.一般螺紋加工常用數(shù)據(jù)一般螺紋的標(biāo)記

螺紋公役帶代號的標(biāo)示在螺紋代號之后，中心用“-”分隔。如果螺紋的中徑公役帶代號不同，則別離注出。　　前者表明中徑公役帶，后者表明頂徑公役帶。如果中徑公役帶與頂徑公役帶代號相同，則只標(biāo)示一個代號。例如：M10-5g6g，M10×1-6H?！　?nèi)、外螺紋裝配在一起，其公役帶代號用斜線分隔，左面表明內(nèi)螺紋公役帶代號，右邊表明外螺紋公役帶代號。例如：M20×2-6H/6g；M20×2左-6H/5g6g?！　∫话闱闆r下，不標(biāo)示螺紋旋合長度，其螺紋公役帶按中等旋合長度確定。必要時(shí)，在螺紋公役帶代號之后加注旋合長度代號S或L，中心用“-”分隔。例如：M10-5g6g-S，M10-7H-L?！窘饘偌庸の⑿?，內(nèi)容不錯，值得重視！】　　【螺紋公役帶三組旋合長度別離表明為：S（短）、N（中）、L（長）】。特殊需要時(shí)，可注明旋合長度的數(shù)值，中心用“-”分隔。例如：M20×2-5g6g-40?！　∫话懵菁y公役帶的選用及精度等級英制螺紋的尺寸系列