数控加工中刀具及下刀方式探究

数控加工中刀具及下刀方式探究

张永超

驻马店技师学院  河南驻马店  463000

摘要：作为数控加工的一个重要的工艺参数,下刀方式的选择往往依据工艺人员的经验。由于在影响下刀方式选择的诸多因素(如曲面的几何形状、岛屿的大小和位置、刀具的大小等)中,有些是明确的,有些是含糊的,且它们的作用程度都不一样,仅仅依靠经验将很难做出合理的选择,这使得选择存在着许多难题。通过铣削刀具本身的特性和零件的轮廓形状进行了分析,解决了铣削加工的进刀方式的选取。

关键词：数控加工；刀具；下刀方式

数控加工工艺要考虑正确地选择数控加工刀具和进刀切入方式保证数控加工的质量和效率。数控铣削加工具有有较高的精度、速度快、可靠性好、效率高等特点，数控铣削加工对切削加工刀具的要求更高，铣削刀具的刚性、强度、耐用度和安装调整方法及在数控铣削各种型面的加工中，应合理地选择切削加工方向、进刀方式，避免接刀痕、过切等现象的发生保护刀具,保证零件的切削加工精度和加工效率。

1影响数控铣削加工刀具选择的因素

数控铣削加工刀具选择时，通常要考虑机床的加工能力、材料状态、工序内容等因素,(1)被加工工件材料的类别。工件常用材料有:有色金属、黑色金属和非金属等不同。(2)切削工艺的类别。粗加工、半精加工、精加工等。(3)被加工工件材料的性能,包括硬度、韧性、组织状态等。(4)被加工工件的几何形状,连续或断续切削、刀具切入和退出角度、尺寸精度、表面粗糙度。(5)切削用量：切削深度、进给量、切削速度。数控铣削加工刀具要结合实际情况优先选用标准刀具，才可选用特殊的专用刀具。如整体硬质合金刀具、陶瓷刀具、可转位刀具、面铣刀、鼓形铣刀、立铣刀、端面铣刀、环形铣刀、球头铣刀、锥形铣刀、盘形铣刀等。

2数控铣削加工刀具的选用

刀具的选择应要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。它的选用取决于被加工零件的几何形状、材料状态、夹具和机床选用刀具的刚性。应考虑以下方面：

2.1孔加工刀具的选用

（1）数控机床孔加工是由于切削条件和钻头的刚性决定，选用钻头直径D应满足L/D≤5（L为钻孔深度）的条件。（2）钻孔前为了保证孔加工的定位精度先可用中心钻钻定位孔。（3）为了平衡径向力，减少镗孔振动，镗孔时可选用对称的多刃镗刀头进行镗削。（4）铰孔前孔口要倒角，精铰孔可选用浮动绞刀。（5）为了以减少切削振动，可考虑选择较粗和较短的刀杆。

2.2铣削加工刀具选用

（1）铣削平面的刀具可选用可转位90°立铣刀，硬质合金刀片的立铣刀用于粗铣时铣刀直径要选小一些，精铣时铣刀直径要选大一些，当加工余量大且余量不均匀时，刀具直径选小一些，否则会造成因接刀刀痕过深而影响工件的加工质量。（2）铣削加工中常采用球头铣刀、锥形铣刀、鼓形铣刀、环形铣刀对变斜角轮廓和立体曲面外形工件进行加工。（3）铣削加工中可选用镶硬质合金的玉米铣刀对毛坯表面或孔的粗加工进行强力切削。（4）加工凸台和凹槽多用高速钢立铣刀。（5）可选用镶立方氮化硼刀片或镶陶瓷刀片的端面铣刀，对加工余量较小，表面粗糙度要求较高工件进行加工。（6）对凹槽加工，要选用的立铣刀直径比槽宽小，先铣槽的中间部分，然后利用刀具半径补偿功能铣削槽的两边，以保证加工精度满足要求。

3数控铣削加工下刀方式

3.1垂直下刀

（1）小面积切削和零件表面粗糙度要求不高的情况

使用键槽铣刀直接垂直下刀并进行切削。虽然键槽铣刀其端部刀刃通过铣刀中心，有垂直吃刀的能力，但由于键槽铣刀只有两刃切削，加工时的平稳性也就较差，因而表面粗糙度较高；同时在同等切削条件下，键槽铣刀较立铣刀的每刃切削量大，因而刀刃的磨损也就较大，在大面积切削中的效率较低。所以，采用键槽铣刀直接垂直下刀并进行切削的方式，通常只用于小面积切削或被加工零件表面粗糙度要求不高的情况。

（2）大面积切削和零件表面粗糙度要求较高的情况

大面积的型腔一般采用加工时具有较高的平稳性和较长使用寿命的立铣刀来加工，但由于立铣刀的底切削刃没有到刀具的中心，所以立铣刀在垂直进刀时没有较大切深的能力，因此一般先采用键槽铣刀（或钻头）垂直进刀后，再换多刃立铣刀加工型腔。

3.2螺旋下刀

螺旋下刀方式是现代数控加工应用较为广泛的下刀方式，特别是模具制造行业中应用最为常见。刀片式合金模具铣刀可以进行高速切削，但和高速钢多刃立铣刀一样在垂直进刀时没有较大切深的能力。但可以通过螺旋下刀的方式，通过刀片的侧刃和底刃的切削，避开刀具中心无切削刃部分与工件的干涉，使刀具沿螺旋朝深度方向渐进，从而达到进刀的目的。这样，可以在切削的平稳性与切削效率之间取得一个较好的平衡点。螺旋下刀也有其固有的弱点，比如切削路线较长、在比较狭窄的型腔加工中往往因为切削范围过小无法实现螺旋下刀等，所以有时需采用较大的下刀进给或钻下刀孔等方法来弥补，所以选择螺旋下刀方式时要注意灵活运用。

3.3斜线下刀

斜线下刀时刀具快速下至加工表面上方一个距离后，改为以一个与工件表面成一角度的方向，以斜线的方式切入工件来达到Z向进刀的目的。斜线下刀方式作为螺旋下刀方式的一种补充，通常用于因范围的限制而无法实现螺旋下刀时的长条形的型腔加工。斜线下刀主要的参数有：斜线下刀的起始高度切入斜线的长度、切入和反向切入角度。起始高度一般设在加工面上方0.5~1mm之间；切入斜线的长度要视型腔空间大小及铣削深度来确定，一般是斜线愈长，进刀的切削路程就越长；切入角度选取得太小，斜线数增多，切削路程加长；角度太大，又会产生不好的端刃切削的情况，一般选5°~20°度之间为宜。通常进刀切入角度和反向进刀切入角度取相同的值。

综上所述，在生产实践中正确理解数控加工对刀具选择和数控铣削加工中各种进刀方式的特点和适用范围，对提高零件加工效率及表面质量。数控铣削可结合加工零件的工艺性要求去选择合适的刀具和进刀方式,保证零件的切削加工精度和加工效率。

参考文献

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