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 键槽铣刀主要用于铣削键槽，它具有很高的铣削精度。
（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。
