數控機床

 
      模具加工在機械行業所居的地位（wèi）不言而喻，其（qí）技術（shù）水平高低關係（xì）著國（guó）家製造業發（fā）展， 同時也能側麵反應出一個國家綜合技術實力的強弱。銑削是模具（jù）加工（gōng）的主要加工方式，工作量約占模具切削（xuē）的80%～90%，因此（cǐ）銑刀的合理（lǐ）選擇對提高模（mó）具加工質量和（hé）加工（gōng）效率尤為重要。一般來說，需要切削加工（gōng）的模具可由平麵、溝槽、曲麵、台肩、鑽孔等加工特征組成，故本文針對幾種典型的加（jiā）工（gōng）特征來分析模具銑刀的選用。

      一、模具的平麵銑削

      模具的平麵銑削分為普通（tōng）麵銑、高進給麵銑和（hé）重載麵銑。一般平麵銑（xǐ）削選用盤銑刀和平（píng）底立銑刀，下麵（miàn）從麵銑（xǐ）刀（dāo）直徑、齒數、刀具角度、刀片（piàn）四（sì）個方麵來談談麵銑（xǐ）刀的選（xuǎn）用。

      1. 麵（miàn）銑刀（dāo）直徑的選擇

      加工平麵麵積不（bú）大，選擇的刀具直徑比（bǐ）平麵寬度大，這樣可以實現單（dān）次平（píng）麵銑削。在平麵銑刀的寬度達到加工（gōng）麵（miàn）寬度的1.3～1.6倍時（shí），可以有效保證切屑的（de）較好形成及排（pái）出；加工平麵麵積大的時候，就需要（yào）選用直徑大小合適的銑削刀，分多次銑削平麵（miàn）。加工平麵（miàn）較小，工件分散時，需選用直徑較小（xiǎo）的立銑刀進行（háng）銑削。為使加工效率最高（gāo），銑刀應有2/3的直（zhí）徑與工件接觸，即銑刀直徑等於被銑削寬度的（de）1.5倍。順銑時，合理使用這個刀具（jù）直徑與切削寬度（dù）的比值，將會保證（zhèng）銑刀在切入工（gōng）件時有非常適合的角度。如果不（bú）能肯定機（jī）床是（shì）否有足夠的（de）功率來維持銑刀在這樣的比率下切削，可以把軸向切削厚度分兩次或多次完成，從而盡可能保持銑刀直徑與切削寬度的比值（zhí）。

      2. 麵銑刀齒數的選擇

     對於模具麵銑刀而言，根據刀齒（chǐ）的直徑大小，可以（yǐ）分為疏齒、細齒、密齒。

     其中，疏齒（chǐ）刀（見圖1）應用於工件的粗加工，其每（měi）25.4 mm直徑用1～1.5片刀片，容屑空間較（jiào）大，這種（zhǒng）刀具可以用於能產生連續切屑的軟材料的切（qiē）削，選（xuǎn）用長刀片、大寬度切削。密齒刀（見圖2）有利於平穩（wěn）條件下的加（jiā）工，多用於精銑，其軸向切深為0.25～0.64 mm，每齒的切削負荷小，所需功率不大，可應用在薄壁材（cái）料（liào）的加工。齒距的大小（xiǎo）將決定銑削時同（tóng）時參與切（qiē）削的刀（dāo）齒數目，切削時（shí）應至少（shǎo）有一個刀（dāo）片在切削，以避免銑削衝擊，導致刀具的損壞和機床的超負荷（hé）。

     3. 刀角度的選擇

     刀具徑向和軸向前角的組合決

     定（dìng）切削角，如圖３所示，常用的基本組合方式包括：徑向負前角和軸（zhóu）向負前角；徑向正前角和軸向正前角（jiǎo）；徑（jìng）向負前角和軸向正前角；徑（jìng）向正前角和軸向負前角（jiǎo）。

     軸向和徑（jìng）向前角均為負值（zhí）（簡稱“雙負”）的刀具多用於鑄鐵和鑄鋼的粗加工，但要求機床功率高和剛性足夠大。“雙負”的刀片其切削刃強度高，能經受較大的切削（xuē）載（zǎi）荷。雙角均負的刀具（jù）要（yào）求機床、工件和夾具的剛性較高。

     軸向、徑向前角均正（ 簡稱“雙正”）的刀具由於增大了切削角，因此切削輕快且排屑順（shùn）利，但切削刃強度較差。該種（zhǒng）組合方式適用於加工軟材料和不鏽鋼、耐熱鋼、普通鋼和鑄鐵等。在小功率機床、工藝係統剛性不足以及有積屑瘤產生時應優先（xiān）選用（yòng）該種組合形式。

     徑向負前角和軸向（xiàng）正前角的組合，負的徑向前角提高了切削刃的（de）強度，而正的軸向前角又產生了一個剪切作用力。該種組合方式加工（gōng）時切削刃抗衝（chōng）擊性能較強，切削刃也較鋒利，因此適用於鋼、鑄鋼（gāng）和鑄鐵（tiě）大餘量銑削。徑（jìng）向正前角和軸向負前角（jiǎo）使斷屑向中心以下方向，使得切屑會刮傷被加工表麵，故排屑不佳。

      4. 銑刀片的選擇

     平麵銑削時銑刀片（piàn）製（zhì）備的選擇也是一種考慮因素，粗加工最好選用壓製（zhì）的（de）刀片， 這可使加工成本降低。壓製刀的（de）尺寸精（jīng）度及刃口（kǒu）鋒利程度比磨製刀片差，但是壓製刀片的刃口強度較好，對（duì）於粗銑，耐衝擊並能承受（shòu）較大的背吃刀量和進給量。壓製的刀片前刀麵上有（yǒu）卷屑槽（cáo），可減小（xiǎo）切削力，同時還可減小與工件、切屑的摩擦，降低功率需求。但（dàn）是壓製的刀片表麵不像磨製刀片那麽緊密，尺寸精度較差，在銑刀刀體上各刀尖高度（dù）相差較多。由於壓製刀片的經濟性，所以在生產上得到廣泛應用。

     對於精銑（xǐ）， 最好選（xuǎn）用磨製刀（dāo）片， 這種刀片具有較好的尺寸精度，使得刀刃在銑削中的（de）定（dìng）位精度較高，可得到較高的加工（gōng）精度及較低表麵粗糙度值。另外（wài），精加工所用的磨製（zhì）銑刀片的發展趨勢是磨出卷屑槽，形成（chéng）大的正前角切削刃（rèn），允許刀片在小進（jìn）給（gěi）、小背吃刀量切削。

     二、模具的槽銑

     模具（jù）溝槽加工時，通常情況下（xià）利用三麵刃切削，但是由於模具槽形的多樣性，並且（qiě）三麵刃銑刀隻局限於線（xiàn）性槽（cáo），因此應用更廣泛的是立銑刀，在（zài）需要軸向進給時，會選擇刀底（dǐ）部帶（dài）有橫刃（rèn）的立銑刀。立銑刀的選擇主要應考慮（lǜ）工件材料和加工部位。在加工切屑呈長條狀、韌（rèn）性強的材料時，參數應選（xuǎn）擇直齒或是左旋。切削時（shí）為減小切削阻力（lì），可沿著齒的長度方向（xiàng）進行加工。在切削鋁、鑄件時，選擇齒數少且旋角大的銑刀， 這樣（yàng）可以減少切削熱。在進行溝槽加工時，要根據切屑的排出量選擇適當的齒槽，否則發生切屑（xiè）堵塞，常常損壞刀具。模具槽（cáo）銑刀具選用及注意（yì）事項如表1所示。

     三（sān）、模具的台肩銑削

     模具台肩銑削應用較多的是90°主偏角的方肩銑刀（dāo），由於方肩銑刀的廣泛的應用場合，與（yǔ）插銑、圓周插（chā）補、螺旋插補等多種的（de）銑削方式，使得方肩銑刀在粗加工和精加工中都會被考慮。但是90°主偏角會（huì）給刀片帶來徑向力過大的缺點，進而會影響刀軸徑向振動，因此在利用方（fāng）肩銑刀加工（gōng）時候，特別是側銑模具台肩時候，要結合（hé）加工工藝來綜合考慮加工參數的（de）和刀（dāo）具選擇。表2是不同（tóng）模具（jù）台（tái）肩場合刀具（jù）的選用及注意事（shì）項。

     四（sì）、模具曲麵銑削

     曲麵加工是模具製造上應（yīng）用最多的加工（gōng）場合，加（jiā）工模具自由曲麵常用的刀具主要有：平底立（lì）銑（xǐ）刀、球頭銑刀、錐柄立銑（xǐ）刀、環形刀等。其中球頭立銑刀的應用最為普遍，這裏著（zhe）重介紹球頭銑（xǐ）刀的在曲麵加工時的一般選用原則。球（qiú）頭銑刀的相關（guān）參數有轉速、切深、行距、每齒進給量、進給速度、球麵半徑、步長（zhǎng）等。由（yóu）於模具曲麵加工時候避免幹涉的考慮，因此在球刀（dāo）走（zǒu）刀（dāo）時候的軸傾（qīng）角、直徑、加工步行距長尤為重要：

     1. 球頭銑刀軸傾角的選（xuǎn）擇

    （1）從不產（chǎn）生（shēng）局部幹涉角度考慮確定最小軸傾角，當走刀軌跡線是凹曲線。為避免幹涉和改善切削狀況，必須將端銑刀的刀軸矢（shǐ）量繞刀觸點沿進給方向旋轉一個角度以獲得較好的零件表麵質量（liàng）。由圖４可知，為（wéi）避免切削幹涉（shè），刀軸最小傾角應為

     2. 球頭立銑刀半徑的（de）選擇

      球頭立銑刀的半徑是由曲麵的最（zuì）大曲率決定， 假設最大曲率為k1、k2，且K=k1·k2<0。設k1>0，k2<0，則k1對應於被加曲麵的凹（āo）麵，為防止走刀步長內的過切幹涉，應以max{k1}為依據確定刀具的半徑

      3. 行距的選擇

        行距的選擇關係著後刀麵殘留溝紋的高度，殘留（liú）溝紋高（gāo）度越大則表麵粗糙度大， 行距若選的小，表（biǎo）麵（miàn）精度（dù）提（tí）高，但（dàn）是（shì）程序運行時間長，影響著加工效率因此, 行距的選
擇應力求做到恰到好處。行距的選擇取決於銑（xǐ）刀半徑及允許的溝紋高度和曲（qǔ）麵的曲率變化情況。可（kě）考慮用下列方法進行計算

     4. 合理的（de）步長

     選擇合理的步長L。步長L的確定方法與平麵（miàn）輪廓曲線加工時步長的計算方法相同，取決於曲麵的曲率半（bàn）徑與允許的插補誤差（chà）允其值應小（xiǎo）於零件加工精度) 。步長L 可按式( 4) 進（jìn）行計算

      行距和步長（zhǎng）的選擇（zé）主（zhǔ）要針對於曲麵加工中的最常（cháng）用的平行走刀方（fāng）式，這種走刀方式也是精加工最普遍的走刀方（fāng）法，另外上述參數公式中的曲率半（bàn）徑在（zài）實際工件上難以測量，一般可利用Master － CAM軟件計算。加工時曲麵（miàn）可以根據（jù）曲率的不同劃分不同區域，選擇適當的加工參數。

       五、結語

      本文（wén）基於四種基本的加工特征來談模具銑削時銑刀的選（xuǎn）用（yòng），其中在平麵（miàn）銑（xǐ）削加（jiā）工過程中主要從（cóng）刀具直徑、齒數、刀具角度和刀片選擇四個方麵分析刀具選用; 在模具溝槽銑削加（jiā）工時，主要針對不（bú）同銑槽的種類來進行立銑刀三麵刃銑刀的（de）選擇，並提（tí）出一些注意事項; 在（zài）模具（jù）台肩銑削時，主要針（zhēn）對不同（tóng）的應用場合進行不同種類方肩銑刀的選用; 最後，
對於模具曲麵加工應用最廣（guǎng）泛（fàn）的球頭銑刀，從（cóng）刀具半徑、軸傾角、行距、步長分析加工自由曲麵過程中刀具參數的（de）選用。除（chú）此之外，模（mó）具加工銑刀的選擇還應注意模具的材料、模具（jù）加（jiā）工特征的組成形式、加工精度效率要求以及工序安排等（děng）多個方麵，在模具銑（xǐ）刀選用時要綜合考慮這些因素。