知识点

数控铣床与加工中心刀具

在数控铣床上常用的刀具主要有铣刀，包括面铣刀、立铣刀、键槽铣刀、球头立铣刀，三面|刃铣刀、成型铣刀等;此外，还有各种孔加工刀具，包括麻花钻头、锪钻、铰刀、镗刀、丝锥等。

1.面铣刀

面铣刀也称为盘饨刀，主要用于面积较大的平面铣削加工。硬质合金面铣刀按刀片和刀齿安装方式的不同，可分为整体焊接式、机夹焊接式和机夹可转位式三种，如下图所示。

硬质合金面铣刀

可转位式数控面铣刀的刀体趋向于用轻质高强度铝、镁合金代替合金钢制造，切削刃采用|大前角、负刃倾角，转位刀片(多种几何形状)带有三维断屑槽型，便于排屑。

2.立铣刀

立铣刀广泛用于铣削加工零件的内外轮廓、平面、台阶面、曲面、槽、型腔、肋板、薄壁等表面，立铣刀按端部切削刃的不同可分为过中心刃和不过中心刃两种。过中心刃立铣刀可直接轴向进刀，按螺旋角大小可分为30°、40、60等几种形式:按送数可分为粗齿、中齿细齿三种。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄三种。

数控加工除了用普通的高速钢立铣刀以外，还广泛使用以下几种先进的结构类型。

1)整体硬质合金立铣刀

整体硬质合金立铣刀侧刃采用大螺旋升角(≤62°)结构，立铣刀头部的过中心端刃往往呈弧线(或螺旋中心刃)形，负刃倾角，增加切削刃长度，提高了切削平稳性、工件表面精度及刀具寿命，适应数控高速、平稳三维空间铣削加工技术的要求。

2)机夹式可转位立铣刀

当铁刀的长度足够时，可以在一个刀槽中烟上两个或更多的便质合金刀片，并使相邻刀齿间的接缝相互铺开，利用同刀槽中刀片之间的接维作为分屑情，如下图所示，这种铣刀俗称“玉米铣刀”，通常在粗加工时选用。

硬质合金螺旋齿立铣刀

3)波形立铣刀

波形立铣刀的结构如下图所示，其特点是:

(1)能将狭长的薄切属变成厚面知的碎切屑，使排屑变得流畅。

(2)比普通立铣刀容易切进工件。在相同进给最的条件下，它的切削厚度比普通立铣刀要大些，并且减小了切削刃在工件表面的潜动现象，从而提高刀具的寿命。

(3) 与工件接触的切削刃长度铰短，刀具不易产生振动。

(4)由于切削刃是波形的，因而使刀刃的长度增人，有利了散热。

波形立铣刀

3.球头立铣刀

球头立铣刀主要用于加工弧形沟槽和各种曲面。它的结构特点是球头或端面上布满切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以做径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。国家标准规定直径d=4~63mm。如下图所示为球头立铣刀。

球头立铣刀

4.键槽铣刀

如下图所示为键槽铣刀，它有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，可以实现垂直方向进刀。按国家标准规定，直柄键槽铣刀直径d=2~22mm,锥柄键槽铣刀直径d=14~50mm。键槽铣刀直径的偏差有e8和d8两种。用键槽铣刀铣削键槽时，一般先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。由于切削力引起刀具和工件变形，一次走刀铣出的键槽形状误差较大，槽底一般不是直角。为此，通常采用两步法铣削键槽，印先用小号铁刀粗加工出键槽，然后以顺铣方式精加工四周，可得到真正的直角，能获得最佳的精度。

键槽铣刀

5.鼓形铣刀

如图1 所示为一种典型的鼓形铣刀，它的切削刃分布在半径为R的圆弧面上，端面无切削刃。鼓形铣刀多用来加工零件侧面为曲面的零件，如图2 所示。这种表面最理想的加工方案是多坐标侧铣，在单件或小批最生产中可用鼓形铣刀加工来取代多坐标加工，加工时控制刀具上下位置，相应改变刀刃的切削部位，可以在工件上切出从负到正的不同斜角。R越小，鼓形铣刀所能加工的斜角范围越广,但所获得的表面质量也越差。这种刀具的缺点是刃磨困难，切削条件差，而且不适合加工有底的轮廓表面。

图1 鼓形铣刀

图2 鼓形铁刀加工

6.成型铣刀

如图52所示为几种常见的成型铣刀，一般都是为特定工件或加工内容专门设计制造的，如角度面、凹槽、特形孔或台阶等。

图52 成型铣刀

7.三面刃铣刀

三面刃铣刀主要用于在卧式铣床上加工沟槽、台阶面等。三面刃铣刀的圆周面上的切削刃为主切削刃，两端面上的切削刃为副切削刃。按刀齿结构可分为直齿、错齿和镶齿三种形式。

如下图1所示为直齿三面刀铣刀在铣削台阶面的示意图。该铣刀结构简单，制造方便，但副切削刃前角为0°，切削条件差。该铣刀直径范围是50~200mm,宽度为4~40mm.

图1 直齿三面刃铣刀铣前台阶面

8.圆柱铣刀

圆柱铣刀主要用于在卧式铣床上加工平面，一般为整体式，如下图2所示为圆柱铣刀铣削平面示意图。该铣刀材料为高速钢，主切削刃分布在圆柱上，无副切削刃。该铣刀有粗齿和细齿之分。粗齿铣刀齿数少，刀齿强度大，容屑空间大，重磨次数多，适用于粗加工；细齿铣刀齿数多，工作较平稳，适用于精加工。圆杜铣刀直径范围为50~100mm,齿数Z为6~14个，长度为50~160mm,螺旋角为30°~45°。当螺旋角为0°时，螺旋刀齿变为直刀齿，目前生产上应用较少。

图2 圆柱铣刀铣削平面

9.钻头

钻头用于钻孔和扩孔等孔的粗加工。

(1)整体式钻头。钻尖切削刃由对称直线形改进为对称圆弧形，以增长切削刃、提高钻尖寿命; 钻芯加厚，提高其钻体刚度，用“S” 形横刃(或螺旋中心刃) 替代传统横刃，减小轴向钻削阻力，提高横刃寿命：采用不同顶角阶梯钻尖及负倒刃，提高分屑能力、断屑能力、钻孔性能和孔的加工精度;镶嵌模块式硬质(超硬)材料齿冠：油孔内冷却及大螺旋升角(小于或等于40°)结构等。最近研制出了整体式细颗粒陶瓷(Si3N4)、Ti基类金属陶瓷材料钻头。

(2) 机夹式钻头。钻尖采用长方异形专用对称切削刃，用钻削力径向自成平衡的可转位刀片替代其他几何形状，以减小钻削振动，提高钻尖自定心性能、寿命和孔的加工精度。

10.铰刀

铰刀用于孔的精加工，采用大螺旋升角(小于或等于45°)切削刃、无刃挤压铰削及油孔内冷却的结构是其总体发展方向，最大铰削孔径可达?400mm。

11.镗刀

镗刀用于孔的精加工。镗刀切削部分的几何角度和车刀、铣刀的切削部分基本相同。常用的有粗镗刀和精镗刀。如下图所示为精镗刀，主要由镗刀杆、调整螺母、刀头、刀片、刀片固定螺钉、止动销、垫圈、内六角紧固螺钉构成。调整时，先松开内六角紧固螺钉，然后转动带游标刻度的调整螺母，就能准确地调整镗刀尺寸，从而能微量改变孔直径尺寸。