数控铣床加工刀具的选择
2016-12-5 来源：中机国际工程设计研究院有限责任公司 作者：邹松
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
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.数控加工对刀具的要求
在数控加工中，大部分刀具虽然和普通加工的相同，但是数控加工对其的要求更高。具体如内容下。为保证加工质量和提高生产效率应有较高的可靠性和耐用度，为适应粗加工时的大切深和快速进给要求应刚度好和强度高；应有较好的断屑排屑性能使机床正常运转；安装调整方便，以及选用优质刀具材料等。
2.数控加工刀具的分类
从刀具结构分有整体式，如立铣刀；镶嵌式；特殊型式等。从刀具材料分有高速钢刀具、硬质合金刀具、金刚石刀具等。
3.数控加工材料的选择
用于数控加工的刀具材料分为高速钢、硬质合金、涂层合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等。切削金属的刀具材料，一般有硬度、强度、红硬性导热性等指标的要求。其中硬度和强度是重要的指标。理想的刀具当然是硬度、强度兼备。所以，硬质合金和涂层硬质合金刀具是在实际加工中应用最多的。
高速钢刀具。含较多钨、铬、等合金元素的高合金钢工具叫高速钢。有通用型高速钢和高性能高速钢。
通用型高速钢。其硬度在62～69HRC 之间，具有一定的耐磨性以及高度的强度和韧性，切削速度一般不高于45～60m/min，不适合高速切削。高性能高速钢。它是在高速钢的基础上，通过增加碳、钒的含量而得到的耐热性、耐磨性更高的钢种。高性能高速钢具有较好的红硬性，在620～660℃时仍可保持60HRC 的硬度，其耐用度是通用型高速钢的2～3.5 倍。高性能高速用于钢大部分加工高温合金、钛合金等难加工材料。
但其综合性能不能和通用型高速钢相比。
曾是切削工具的主流的高速钢，随着数控机床的应用越来越广泛，因其切削效率低，已逐渐被硬质合金刀具代替。在切削某些难加工材料以及在复杂刀具制造中，高速钢凭借其在强度、韧性、红硬性及工艺等方面的综合性能仍有较广泛的应用。硬质合金刀具及涂层硬质合金刀具。
硬质合金刀具是由硬度和熔点都很高的碳化物用C0、mo、ni 做粘结剂制成的粉末冶金制品。其硬度可达77～81HRC，能耐810～1100℃高温，许用切削速度是高速钢的4～11 倍。但其冲击韧性和抗弯强度都不及高速钢。近些年，又出现了可以在车削、铣削、钻削、铰孔、镗孔加工等有着大量应用的新型刀具，适合的工件材料也更加广泛了。
4.数控铣床加工刀具的选择
4.1 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。
4.2 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。
5.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0.6~0.9d 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。
6.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。
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