如何使用立铣刀

如何使用立铣刀
HRC55圆鼻立铣刀
HRC55圆鼻立铣刀

铣刀的种类主要包括 立铣刀、面铣刀、平铣刀等。典型的铣削工序包括铣削平面、倒角或边缘、铣削轮廓、铣削槽、铣削型腔、铣削键槽等。

几种常用 立铣刀 设计类型包括:方头双刃立铣刀,可像钻头一样对工件进行垂直或侧铣。其端齿延伸到铣刀的中心,因此可以进行插铣。有些三刃立铣刀也可以进行插铣。双刃和三刃立铣刀都适用于加工有色金属。球头双刃立铣刀可用于铣削圆底槽或弧形边缘。

立铣刀各部件的组成及名称

立铣刀的外形基本上是由刀片部分、装在机床上的刀柄、连接刀片与刀柄的颈部三部分组成。

刀片部分是立铣刀的核心部件,由多个切削刃组成,负责切削工件。刀片的形状和尺寸决定了立铣刀的加工性能,包括切削深度、加工精度、表面质量等。刀片的材料通常为硬质合金或高速钢,具有良好的硬度、耐磨性和耐热性。

颈部连接刀片与刀柄,起传递扭矩和支撑刀片的作用。颈部的形状和尺寸通常根据刀片的尺寸和加工要求来设计。颈部的材料通常为钢或硬质合金,具有良好的强度和刚度。

刀柄是立铣刀的安装部件,用于将刀具装夹在机床刀柄上。刀柄的形状和尺寸是根据机床刀柄的规格设计的。刀柄的材料通常为钢材或合金钢,具有良好的强度和刚度。

HRC65 长颈圆角立铣刀
HRC65 长颈圆角立铣刀

立铣刀刃数

立铣刀的刚性和容屑槽大小很重要,一般刃数少的铣刀容屑槽较大,排屑效果好,但另一方面,其截面积比减小,刚性降低,因此切削时容易产生弯曲。

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2刃立铣刀与4刃立铣刀相比,容屑槽较大,但截面积比较小,刚性较差,因此适用于容屑槽要求大于铣刀整体刚性要求的切槽或钻孔加工。

例:加工较深的沟槽(沟槽深宽比大于1)时,如果立铣刀的容屑槽较小,则容易出现下列问题:

  • 由于切屑堵塞,切削扭矩会增大(严重时会导致刀具断裂。)
  • 切削液不易到达立铣刀的切削刃,切削刃不能得到充分的冷却和润滑,切削刃附近的切屑不能被切削液带走,会造成圆周刃的异常磨损。
  • 参与切削的切削刃越长,其切削阻力越大,容易产生振动。

4刃立铣刀的容屑槽虽然比2刃立铣刀的容屑槽小,但截面积比增大,因此提高了刚性,有利于减少立铣刀的弯曲。对于铣削侧,由于堵屑现象较少,容屑槽尺寸考虑不多,而刀具的刚性更为重要。一般认为,刃数越多的刀具,切削阻力变化越小,刀具刚性越大,不易弯曲变形,加工表面质量好。

在铣削加工中心上铣削复杂工件时,使用数控立铣刀应注意以下问题:

工具 年代选举

  • 选择适当尺寸和材质的立铣刀。应根据工件材料、加工精度、表面光洁度等要求,选择刀具直径、刃长、刃宽、切削刃角度等参数。
  • 优先使用顺铣刀,顺铣时切削力作用在刀具根部,刀具不易振动,切削比较稳定。
  • 对于较深的腔体或沟槽,可以适当选用长刃立铣刀,但要注意控制刀具的伸出量,避免产生过大的振动。

工具 安装

  • 确保刀具正确安装在刀架上,刀柄应与刀架内孔紧密接触,无松动。
  • 工具的伸出部分应尽可能短,以减少振动。
  • 使用力矩扳手拧紧刀架螺母,保证足够的夹紧力。
HRC65 圆角立铣刀
HRC65 圆角立铣刀

立铣刀的夹紧

加工中心使用的立铣刀大多采用弹簧夹夹紧,使用时处于悬臂状态。在铣削过程中,立铣刀可能会逐渐从刀架中伸出,甚至完全脱落,造成工件报废。其原因一般是因为刀架内孔与立铣刀柄外径之间有一层油膜,造成夹紧力不足。立铣刀出厂时通常都涂有防锈油,如果在切削时使用非水溶性切削油,刀架内孔上也会附着一层雾状油膜。当刀柄和刀架上都有油膜时,刀架很难牢固地夹紧刀柄,立铣刀在加工过程中容易松动、脱落。因此,在装夹立铣刀前,应先用清洗液将立铣刀柄和刀架内孔清洗干净,待干燥后再装夹。

当立铣刀直径较大时,即使刀柄和夹头很干净,刀具仍有可能脱落,此时应选用带有平底缺口的刀柄和相应的侧面锁紧方式。

铣刀装夹后可能出现的另外一个问题就是铣刀在加工过程中在夹头口处折断,其原因一般是因为夹头使用时间过长,夹头口已经磨损成锥形,此时应更换新的夹头。

立铣刀的振动

立铣刀在正常加工时振动越小越好。由于立铣刀与夹头之间有较小的间隙,加工过程中刀具可能会产生振动。振动会使立铣刀圆周边缘的切削量不均匀,切削扩径量与原值相比有所增大,影响加工精度和刀具寿命。但当加工槽宽较小时,也可故意使刀具振动,通过增大切削扩径量来获得所需的槽宽。但在这种情况下,立铣刀的最大振幅应限制在0.02mm以下,否则不能进行稳定的切削。立铣刀在正常加工时振动越小越好。

当刀具发生振动时,考虑降低切削速度和进给速度。 如果两者都已降低40%,但振动仍然很大,则考虑减少切削量。

如果加工系统发生共振,其原因可能是切削速度过快、进给速度过低、刀具系统刚性不足、工件夹紧力不够以及工件形状或工件装夹方式等因素。此时应采取调整切削用量、增加刀具系统刚性、提高进给速度等措施。

HRC65 平头铣刀
HRC65 平头铣刀

切削参数的选择

切削速度的选择主要取决于被加工工件的材料;进给速度的选择主要取决于被加工工件的材料和立铣刀的直径。有些国外刀具制造商的刀具样本附有刀具切削参数选择表,可供参考。但切削参数的选择还受机床、刀具系统、被加工工件的形状、装夹方式等多种因素的影响。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,可适当降低切削速度和进给速度;当切屑分离状况不佳时,可适当提高切削速度。

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