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        立式數(shù)控銑床常用銑刀的應(yīng)用

        2014-03-12 01:32:50董鍔
        職業(yè)·下旬 2014年2期
        關(guān)鍵詞:立銑刀

        董鍔

        摘 要:本文主要介紹了立式數(shù)控銑床常用銑刀及其特點(diǎn)和用途,為大家在實(shí)際生產(chǎn)中選用合適的銑刀加工零件提供參考。

        關(guān)鍵詞:立式數(shù)控銑床 面銑刀 立銑刀 鍵槽銑刀 模具銑刀

        一、立式數(shù)控銑床的常見形式和工作方式

        立式數(shù)控銑床有小型和中型之分。小型數(shù)控銑床一般為立式升降臺(tái)結(jié)構(gòu),即機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都是由工作臺(tái)完成的;而中型立式銑床的主運(yùn)動(dòng)Z方向由主軸箱完成,進(jìn)給運(yùn)動(dòng)X和Y方向運(yùn)動(dòng)由工作臺(tái)完成。由于立式數(shù)控銑床一般都是三坐標(biāo)機(jī)床,根據(jù)可控制聯(lián)動(dòng)的坐標(biāo)軸數(shù)分類,立式數(shù)控銑床有三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床和兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床。立式數(shù)控銑床常加工的零件有平面輪廓類零件、空間曲面輪廓類零件和模具類零件等,可用于零件的平面銑削、平面型腔銑削、外形輪廓銑削、三維及三維以上復(fù)雜型面銑削等。

        二、立式銑床大平面加工常用刀具——硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位面銑刀

        1.面銑刀的定義

        立式數(shù)控銑床加工大平面類零件時(shí),一般選用面銑刀,也稱端銑刀。面銑刀有一個(gè)大直徑的刀盤,切削面積大,切削效率高。面銑刀的主切削刃分布在銑刀周圍的圓柱面和圓錐面上,副切削刃分布在銑刀的端面上。

        2.硬質(zhì)合金面銑刀的分類及應(yīng)用

        立式數(shù)控銑床最常用的面銑刀是硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位面銑刀,根據(jù)刀片主偏角的不同分為45°面銑刀、75°面銑刀和90°面銑刀等。45°面銑刀由于振動(dòng)小,被經(jīng)常使用,可加工平面和斜面、倒角面等。用該類刀具加工平面時(shí),刀片破損率低,耐用度高。75°面銑刀的抗震性較90°面銑刀有較大改善,切削平穩(wěn)、輕快,在平面加工中應(yīng)優(yōu)先選用。該類面銑刀為通用型刀具,適用范圍較廣,可用于粗加工。90°面銑刀既可加工臺(tái)階面,又可加工平面,但加工時(shí)振動(dòng)大,要求機(jī)床具有較大功率和足夠的剛性,一般用于薄壁件加工。

        3.面銑刀直徑和齒數(shù)選擇方法

        面銑刀直徑選擇時(shí),主要需考慮刀具所需功率應(yīng)在機(jī)床功率范圍之內(nèi),也可將機(jī)床主軸直徑作為選取的依據(jù)。面銑刀直徑可按公式D=1.5d(d為主軸直徑)選取。在批量生產(chǎn)時(shí),也可按工件切削寬度的1.6倍選擇刀具直徑。面銑刀有粗齒、中齒和細(xì)齒之分。粗齒齒數(shù)少,容屑空間大,刀齒強(qiáng)度大,適合用于粗加工;中齒銑刀切削平穩(wěn),應(yīng)用廣泛;細(xì)齒銑刀齒數(shù)多,容屑空間小,刀齒的強(qiáng)度小,適合用于精加工。

        三、立式數(shù)控銑床輪廓加工常用刀具——立銑刀

        1.立銑刀的定義

        立銑刀是數(shù)控銑床上利用率最高的刀具,可以加工平面、零件輪廓和一些開口通槽和成形面等。立銑刀的形狀是圓柱形的,一般有三刃以上,主切削刃分布在銑刀的圓柱面上,端面上是副切削刃,銑刀端面的形狀有中心孔式或是開口式。

        2.立銑刀的螺旋角及其作用

        立銑刀有左螺旋和右螺旋之分,銑削刃也有左刃和右刃之分,最常見的是右刃右螺旋。立銑刀圓柱表面上的刃可以是直刃,也可以是螺旋刃。但直刃是斷續(xù)切削,振動(dòng)大,表面質(zhì)量不好;而螺旋刃是連續(xù)切削各刀齒沿切削刃逐漸切入和切出,振動(dòng)很小,從而提高了切削過(guò)程的平穩(wěn)性和工件的加工表面質(zhì)量,帶有螺旋刃的立銑刀最常見。

        螺旋角一般有30°和45°兩種。對(duì)于一些加工要求較低的工件,一般用30°螺旋角,用大進(jìn)給量、小轉(zhuǎn)速。而如果零件要求質(zhì)量較高,就要選用45°螺旋角,用小進(jìn)給量、大轉(zhuǎn)速,提高零件的表面質(zhì)量。

        3.立銑刀的齒數(shù)選擇

        立銑刀的容屑槽隨著刃數(shù)的增多而減小,而剛性則相反,刃數(shù)越多的立銑刀剛性越好,而剛性影響著銑削時(shí)刀具的平穩(wěn)性。所以,一般將刀齒個(gè)數(shù)為3~6個(gè)的立銑刀用于粗加工,而將刀齒個(gè)數(shù)為5~10個(gè)的立銑刀用于精加工。

        4.立銑刀的進(jìn)給

        立銑刀在應(yīng)用時(shí),有一個(gè)禁忌,即一般不能沿銑刀的軸向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng),而推薦沿銑刀的徑向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。但是如果改變加工方式,也可以沿Z方向切深進(jìn)刀。常見的進(jìn)刀方式如下。

        (1)利用鉆頭和工藝孔進(jìn)刀。先選用直徑較小的鉆頭加工出工藝孔,再用立銑刀進(jìn)行Z向垂直切深進(jìn)給。

        (2)利用螺旋進(jìn)刀方法。數(shù)控銑床可以實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)螺旋線進(jìn)刀,使得Z向進(jìn)刀和內(nèi)輪廓加工自然平滑過(guò)渡,一般不會(huì)產(chǎn)生加工刀痕,因此,這種方式得到廣泛應(yīng)用。

        (3)斜線進(jìn)刀方法。采用三軸聯(lián)動(dòng)的斜線方式進(jìn)刀,利用立銑刀的端面刃切削,從而避免了刀具的中心部分參與切削。但不足之處是,這種進(jìn)刀方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)Z向進(jìn)刀和內(nèi)輪廓加工的平滑過(guò)渡,容易產(chǎn)生加工痕跡。

        5.立銑刀的新成員——硬質(zhì)合金螺旋齒銑刀

        硬質(zhì)合金螺旋齒銑刀比普通立銑刀直徑大,在銑刀的圓周上開螺旋槽,在一個(gè)刀槽中裝上兩片或多片硬質(zhì)合金刀片,并使相鄰刀齒間的接縫相互錯(cuò)開,利用同一刀槽刀片之間的接縫作為分屑槽。這種銑刀的刀片多,而且相互錯(cuò)開,形同成熟的玉米,俗稱“玉米銑刀”。由于是由多個(gè)硬質(zhì)合金刀片組成的螺旋刃,因此“玉米銑刀”的強(qiáng)度高、切削力大,多被用于粗加工,可以有大的背吃刀量、大的進(jìn)給量,銑削效率很高。如圖1所示。

        圖1

        6.立銑刀的新成員——波形刃銑刀

        波形刃銑刀的刀刃為波形,可以有效地減低切削阻力,振動(dòng)小,銑削效率高。波形刃銑刀將狹長(zhǎng)的切屑經(jīng)波刃分割為又厚又短小的碎切屑,排屑順暢;波形刃能使切削刃的長(zhǎng)度增大,不僅有利于散熱,還可以更方便切削液滲入切削區(qū),冷卻效果好,可以用于精加工,如圖2所示。

        圖2

        四、立式數(shù)控銑床槽類常用刀具——鍵槽銑刀

        鍵槽銑刀在外形上和立銑刀非常相近,只是鍵槽銑刀都是兩刃刀具,端面上沒有中心孔,端面的刀齒從外圓開至軸心,螺旋角一般為30°,端面刀齒的強(qiáng)度高,所以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。和立銑刀不同,鍵槽銑刀既可以沿軸向進(jìn)給,也可以沿徑向進(jìn)給。槽銑刀因?yàn)橹挥袃扇?,所以剛性沒有立銑刀大。但是,圓柱直徑的精度和公差很嚴(yán),銑刀的整體精度較高,這也使得在利用鍵槽銑刀銑削封閉圓頭鍵槽時(shí),要選擇和鍵槽直徑相同的銑刀,用銑刀的直徑精度保證鍵槽的精度。在立式銑床刀具不夠完備時(shí),我們可以用鍵槽銑刀做多個(gè)內(nèi)容加工,如平面、溝槽、輪廓等。這種方法經(jīng)常在學(xué)生初學(xué)銑床對(duì)加工精度要求不是很高時(shí)使用。endprint

        五、立式數(shù)控銑床加工模具常用刀具——模具銑刀

        在立式銑床上加工模具型腔和三維成型面時(shí),要用到模具銑刀。模具銑刀按工作部分外形可分為圓柱形球頭銑刀、圓錐形球頭銑刀和圓錐形平頭銑刀等幾種,一般常選用直徑規(guī)格較小的模具銑刀,可以靈活地加工模具上的一些曲面和有斜度的出模面等。模具銑刀的圓柱面、圓錐面和球面上的切削刃均為主切削刃,在銑削中銑刀可以沿軸向和徑向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

        1.球頭立銑刀

        球頭立銑刀以斜線銑或螺旋插補(bǔ)銑加工型腔,適用于高速加工,但因?yàn)榍蜚姷兜那蝾^的切削速度為0,一般不推薦用球頭銑刀軸向進(jìn)給,為保證加工精度,頂端切削一般采用很小行距,故球頭銑刀常用于曲面的精加工。如圖3所示。

        圖3

        2.圓錐形銑刀

        圓錐形銑刀的圓錐半角有3°、7°、10°、30°等。圓錐形模具銑刀在模具加工領(lǐng)域中應(yīng)用很廣泛,其作為成型刀具可以很方便地加工出斜面,生產(chǎn)效率高,編程簡(jiǎn)單。但要注意根據(jù)模具的出模角和斜面要求選用合適的銑刀,如圖4所示。

        圖4

        六、普通立銑刀和鉆銑刀的區(qū)別

        普通立銑刀的端面中心有中心孔,一般不能軸向進(jìn)給。而鉆銑刀雖屬于立銑刀,但有至少一對(duì)端面的切削刃是連在一起的,即切削刃是過(guò)中心的,兼具了鉆頭和立銑刀的功用,所以可以軸向進(jìn)給,但應(yīng)選擇較低的切削進(jìn)給速度。在一些數(shù)控比賽中,經(jīng)常使用這種新型鉆銑刀,加工效率和加工質(zhì)量均較高。

        七、銑刀的選用

        在實(shí)際數(shù)控銑削加工中,要根據(jù)被加工零件的材料、幾何形狀、表面質(zhì)量要求、熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量等情況,選擇合適的刀具,還要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。如:雖然面銑刀、立銑刀都可以加工平面,但是如果平面的面積較大,還是優(yōu)先選用面銑刀。在平面零件周邊輪廓的加工中,一般選用立銑刀。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”。槽的銑削,開口槽或通槽用立銑刀和鍵槽銑刀均可,如果是圓頭封閉鍵槽,要用鍵槽銑刀,如果是圓底槽,就要考慮球頭銑刀了。

        參考文獻(xiàn):

        [1]人力資源和社會(huì)保障部教材辦公室.數(shù)控加工工藝學(xué)(第三版)[M].北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2011.

        [2]鄧建新,趙軍.數(shù)控刀具材料選用手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

        (作者單位:開封市技師學(xué)院)endprint

        五、立式數(shù)控銑床加工模具常用刀具——模具銑刀

        在立式銑床上加工模具型腔和三維成型面時(shí),要用到模具銑刀。模具銑刀按工作部分外形可分為圓柱形球頭銑刀、圓錐形球頭銑刀和圓錐形平頭銑刀等幾種,一般常選用直徑規(guī)格較小的模具銑刀,可以靈活地加工模具上的一些曲面和有斜度的出模面等。模具銑刀的圓柱面、圓錐面和球面上的切削刃均為主切削刃,在銑削中銑刀可以沿軸向和徑向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

        1.球頭立銑刀

        球頭立銑刀以斜線銑或螺旋插補(bǔ)銑加工型腔,適用于高速加工,但因?yàn)榍蜚姷兜那蝾^的切削速度為0,一般不推薦用球頭銑刀軸向進(jìn)給,為保證加工精度,頂端切削一般采用很小行距,故球頭銑刀常用于曲面的精加工。如圖3所示。

        圖3

        2.圓錐形銑刀

        圓錐形銑刀的圓錐半角有3°、7°、10°、30°等。圓錐形模具銑刀在模具加工領(lǐng)域中應(yīng)用很廣泛,其作為成型刀具可以很方便地加工出斜面,生產(chǎn)效率高,編程簡(jiǎn)單。但要注意根據(jù)模具的出模角和斜面要求選用合適的銑刀,如圖4所示。

        圖4

        六、普通立銑刀和鉆銑刀的區(qū)別

        普通立銑刀的端面中心有中心孔,一般不能軸向進(jìn)給。而鉆銑刀雖屬于立銑刀,但有至少一對(duì)端面的切削刃是連在一起的,即切削刃是過(guò)中心的,兼具了鉆頭和立銑刀的功用,所以可以軸向進(jìn)給,但應(yīng)選擇較低的切削進(jìn)給速度。在一些數(shù)控比賽中,經(jīng)常使用這種新型鉆銑刀,加工效率和加工質(zhì)量均較高。

        七、銑刀的選用

        在實(shí)際數(shù)控銑削加工中,要根據(jù)被加工零件的材料、幾何形狀、表面質(zhì)量要求、熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量等情況,選擇合適的刀具,還要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。如:雖然面銑刀、立銑刀都可以加工平面,但是如果平面的面積較大,還是優(yōu)先選用面銑刀。在平面零件周邊輪廓的加工中,一般選用立銑刀。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”。槽的銑削,開口槽或通槽用立銑刀和鍵槽銑刀均可,如果是圓頭封閉鍵槽,要用鍵槽銑刀,如果是圓底槽,就要考慮球頭銑刀了。

        參考文獻(xiàn):

        [1]人力資源和社會(huì)保障部教材辦公室.數(shù)控加工工藝學(xué)(第三版)[M].北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2011.

        [2]鄧建新,趙軍.數(shù)控刀具材料選用手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

        (作者單位:開封市技師學(xué)院)endprint

        五、立式數(shù)控銑床加工模具常用刀具——模具銑刀

        在立式銑床上加工模具型腔和三維成型面時(shí),要用到模具銑刀。模具銑刀按工作部分外形可分為圓柱形球頭銑刀、圓錐形球頭銑刀和圓錐形平頭銑刀等幾種,一般常選用直徑規(guī)格較小的模具銑刀,可以靈活地加工模具上的一些曲面和有斜度的出模面等。模具銑刀的圓柱面、圓錐面和球面上的切削刃均為主切削刃,在銑削中銑刀可以沿軸向和徑向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

        1.球頭立銑刀

        球頭立銑刀以斜線銑或螺旋插補(bǔ)銑加工型腔,適用于高速加工,但因?yàn)榍蜚姷兜那蝾^的切削速度為0,一般不推薦用球頭銑刀軸向進(jìn)給,為保證加工精度,頂端切削一般采用很小行距,故球頭銑刀常用于曲面的精加工。如圖3所示。

        圖3

        2.圓錐形銑刀

        圓錐形銑刀的圓錐半角有3°、7°、10°、30°等。圓錐形模具銑刀在模具加工領(lǐng)域中應(yīng)用很廣泛,其作為成型刀具可以很方便地加工出斜面,生產(chǎn)效率高,編程簡(jiǎn)單。但要注意根據(jù)模具的出模角和斜面要求選用合適的銑刀,如圖4所示。

        圖4

        六、普通立銑刀和鉆銑刀的區(qū)別

        普通立銑刀的端面中心有中心孔,一般不能軸向進(jìn)給。而鉆銑刀雖屬于立銑刀,但有至少一對(duì)端面的切削刃是連在一起的,即切削刃是過(guò)中心的,兼具了鉆頭和立銑刀的功用,所以可以軸向進(jìn)給,但應(yīng)選擇較低的切削進(jìn)給速度。在一些數(shù)控比賽中,經(jīng)常使用這種新型鉆銑刀,加工效率和加工質(zhì)量均較高。

        七、銑刀的選用

        在實(shí)際數(shù)控銑削加工中,要根據(jù)被加工零件的材料、幾何形狀、表面質(zhì)量要求、熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量等情況,選擇合適的刀具,還要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。如:雖然面銑刀、立銑刀都可以加工平面,但是如果平面的面積較大,還是優(yōu)先選用面銑刀。在平面零件周邊輪廓的加工中,一般選用立銑刀。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”。槽的銑削,開口槽或通槽用立銑刀和鍵槽銑刀均可,如果是圓頭封閉鍵槽,要用鍵槽銑刀,如果是圓底槽,就要考慮球頭銑刀了。

        參考文獻(xiàn):

        [1]人力資源和社會(huì)保障部教材辦公室.數(shù)控加工工藝學(xué)(第三版)[M].北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2011.

        [2]鄧建新,趙軍.數(shù)控刀具材料選用手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

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