立式数控铣床常用铣刀的应用
立式数控铣床常加工的零件有平面轮廓类零件、空间曲面轮廓类零件和模具类零件等，可用于零件的平面铣削、平面型腔铣削、外形轮廓铣削、三维及三维以上复杂型面铣削等。
立式数控铣床常用铣刀的应用【1】
摘 要：本文主要介绍了立式数控铣床常用铣刀及其特点和用途，为大家在实际生产中选用合适的铣刀加工零件提供参考。
关键词：立式数控铣床 面铣刀 立铣刀 键槽铣刀 模具铣刀
一、立式数控铣床的常见形式和工作方式
立式数控铣床有小型和中型之分。
小型数控铣床一般为立式升降台结构，即机床的主运动和进给运动都是由工作台完成的;而中型立式铣床的主运动Z方向由主轴箱完成，进给运动X和Y方向运动由工作台完成。
由于立式数控铣床一般都是三坐标机床，根据可控制联动的坐标轴数分类，立式数控铣床有三坐标联动数控铣床和两轴半坐标联动数控铣床。
立式数控铣床常加工的零件有平面轮廓类零件、空间曲面轮廓类零件和模具类零件等，可用于零件的平面铣削、平面型腔铣削、外形轮廓铣削、三维及三维以上复杂型面铣削等。
二、立式铣床大平面加工常用刀具――硬质合金可转位面铣刀
1.面铣刀的定义
立式数控铣床加工大平面类零件时，一般选用面铣刀，也称端铣刀。
面铣刀有一个大直径的刀盘，切削面积大，切削效率高。
面铣刀的主切削刃分布在铣刀周围的圆柱面和圆锥面上，副切削刃分布在铣刀的端面上。
2.硬质合金面铣刀的分类及应用
立式数控铣床最常用的面铣刀是硬质合金可转位面铣刀，根据刀片主偏角的不同分为45°面铣刀、75°面铣刀和90°面铣刀等。
45°面铣刀由于振动小，被经常使用，可加工平面和斜面、倒角面等。
用该类刀具加工平面时，刀片破损率低，耐用度高。
75°面铣刀的抗震性较90°面铣刀有较大改善，切削平稳、轻快，在平面加工中应优先选用。
该类面铣刀为通用型刀具，适用范围较广，可用于粗加工。
90°面铣刀既可加工台阶面，又可加工平面，但加工时振动大，要求机床具有较大功率和足够的刚性，一般用于薄壁件加工。
3.面铣刀直径和齿数选择方法
面铣刀直径选择时，主要需考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内，也可将机床主轴直径作为选取的依据。
面铣刀直径可按公式D=1.5d(d为主轴直径)选取。
在批量生产时，也可按工件切削宽度的1.6倍选择刀具直径。
面铣刀有粗齿、中齿和细齿之分。
粗齿齿数少，容屑空间大，刀齿强度大，适合用于粗加工;中齿铣刀切削平稳，应用广泛;细齿铣刀齿数多，容屑空间小，刀齿的强度小，适合用于精加工。
三、立式数控铣床轮廓加工常用刀具――立铣刀
1.立铣刀的定义
立铣刀是数控铣床上利用率最高的刀具，可以加工平面、零件轮廓和一些开口通槽和成形面等。
立铣刀的形状是圆柱形的，一般有三刃以上，主切削刃分布在铣刀的圆柱面上，端面上是副切削刃，铣刀端面的形状有中心孔式或是开口式。
2.立铣刀的螺旋角及其作用
立铣刀有左螺旋和右螺旋之分，铣削刃也有左刃和右刃之分，最常见的是右刃右螺旋。
立铣刀圆柱表面上的刃可以是直刃，也可以是螺旋刃。
但直刃是断续切削，振动大，表面质量不好;而螺旋刃是连续切削各刀齿沿切削刃逐渐切入和切出，振动很小，从而提高了切削过程的平稳性和工件的加工表面质量，带有螺旋刃的立铣刀最常见。
螺旋角一般有30°和45°两种。
对于一些加工要求较低的工件，一般用30°螺旋角，用大进给量、小转速。
而如果零件要求质量较高，就要选用45°螺旋角，用小进给量、大转速，提高零件的表面质量。
3.立铣刀的齿数选择
立铣刀的容屑槽随着刃数的增多而减小，而刚性则相反，刃数越多的立铣刀刚性越好，而刚性影响着铣削时刀具的平稳性。
所以，一般将刀齿个数为3～6个的立铣刀用于粗加工，而将刀齿个数为5～10个的立铣刀用于精加工。
4.立铣刀的进给
立铣刀在应用时，有一个禁忌，即一般不能沿铣刀的轴向做进给运动，而推荐沿铣刀的径向做进给运动。
但是如果改变加工方式，也可以沿Z方向切深进刀。
常见的进刀方式如下。
(1)利用钻头和工艺孔进刀。
先选用直径较小的钻头加工出工艺孔，再用立铣刀进行Z向垂直切深进给。
(2)利用螺旋进刀方法。
数控铣床可以实现三轴联动螺旋线进刀，使得Z向进刀和内轮廓加工自然平滑过渡，一般不会产生加工刀痕，因此，这种方式得到广泛应用。
(3)斜线进刀方法。
采用三轴联动的斜线方式进刀，利用立铣刀的端面刃切削，从而避免了刀具的中心部分参与切削。
但不足之处是，这种进刀方式无法实现Z向进刀和内轮廓加工的平滑过渡，容易产生加工痕迹。
5.立铣刀的新成员――硬质合金螺旋齿铣刀
硬质合金螺旋齿铣刀比普通立铣刀直径大，在铣刀的圆周上开螺旋槽，在一个刀槽中装上两片或多片硬质合金刀片，并使相邻刀齿间的接缝相互错开，利用同一刀槽刀片之间的接缝作为分屑槽。
这种铣刀的刀片多，而且相互错开，形同成熟的玉米，俗称“玉米铣刀”。
由于是由多个硬质合金刀片组成的螺旋刃，因此“玉米铣刀”的强度高、切削力大，多被用于粗加工，可以有大的背吃刀量、大的进给量，铣削效率很高。
6.立铣刀的新成员――波形刃铣刀
波形刃铣刀的刀刃为波形，可以有效地减低切削阻力，振动小，铣削效率高。
波形刃铣刀将狭长的切屑经波刃分割为又厚又短小的碎切屑，排屑顺畅;波形刃能使切削刃的长度增大，不仅有利于散热，还可以更方便切削液渗入切削区，冷却效果好，可以用于精加工，如图2所示。
四、立式数控铣床槽类常用刀具――键槽铣刀
键槽铣刀在外形上和立铣刀非常相近，只是键槽铣刀都是两刃刀具，端面上没有中心孔，端面的刀齿从外圆开至轴心，螺旋角一般为30°，端面刀齿的强度高，所以端面刀齿上的切削刃为主切削刃，圆柱面上的切削刃为副切削刃。
和立铣刀不同，键槽铣刀既可以沿轴向进给，也可以沿径向进给。
槽铣刀因为只有两刃，所以刚性没有立铣刀大。
但是，圆柱直径的精度和公差很严，铣刀的整体精度较高，这也使得在利用键槽铣刀铣削封闭圆头键槽时，要选择和键槽直径相同的铣刀，用铣刀的直径精度保证键槽的精度。
在立式铣床刀具不够完备时，我们可以用键槽铣刀做多个内容加工，如平面、沟槽、轮廓等。
这种方法经常在学生初学铣床对加工精度要求不是很高时使用。
五、立式数控铣床加工模具常用刀具――模具铣刀
在立式铣床上加工模具型腔和三维成型面时，要用到模具铣刀。
模具铣刀按工作部分外形可分为圆柱形球头铣刀、圆锥形球头铣刀和圆锥形平头铣刀等几种，一般常选用直径规格较小的模具铣刀，可以灵活地加工模具上的一些曲面和有斜度的出模面等。
模具铣刀的圆柱面、圆锥面和球面上的切削刃均为主切削刃，在铣削中铣刀可以沿轴向和径向做进给运动。
1.球头立铣刀
球头立铣刀以斜线铣或螺旋插补铣加工型腔，适用于高速加工，但因为球铣刀的球头的切削速度为0，一般不推荐用球头铣刀轴向进给，为保证加工精度，顶端切削一般采用很小行距，故球头铣刀常用于曲面的精加工。
如图3所示。
2.圆锥形铣刀
圆锥形铣刀的圆锥半角有3°、7°、10°、30°等。
圆锥形模具铣刀在模具加工领域中应用很广泛，其作为成型刀具可以很方便地加工出斜面，生产效率高，编程简单。
但要注意根据模具的出模角和斜面要求选用合适的铣刀，如图4所示。
六、普通立铣刀和钻铣刀的区别
普通立铣刀的端面中心有中心孔，一般不能轴向进给。
而钻铣刀虽属于立铣刀，但有至少一对端面的'切削刃是连在一起的，即切削刃是过中心的，兼具了钻头和立铣刀的功用，所以可以轴向进给，但应选择较低的切削进给速度。
在一些数控比赛中，经常使用这种新型钻铣刀，加工效率和加工质量均较高。
七、铣刀的选用
在实际数控铣削加工中，要根据被加工零件的材料、几何形状、表面质量要求、热处理状态、切削性能及加工余量等情况，选择合适的刀具，还要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。
如：虽然面铣刀、立铣刀都可以加工平面，但是如果平面的面积较大，还是优先选用面铣刀。
在平面零件周边轮廓的加工中，一般选用立铣刀。
加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的“玉米铣刀”。
槽的铣削，开口槽或通槽用立铣刀和键槽铣刀均可，如果是圆头封闭键槽，要用键槽铣刀，如果是圆底槽，就要考虑球头铣刀了。
参考文献：
[1]人力资源和社会保障部教材办公室.数控加工工艺学(第三版)[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2011.
[2]邓建新，赵军.数控刀具材料选用手册[M].北京：机械工业出版社，2005.
数控铣床工装夹具的设计及其应用【2】
【摘要】 本文依据数控铣床的加工特征,给出了数控铣床工装夹具的具体设计方法,并且给出了数控铣床工装夹具的实际应用,有利于充分发挥数控铣床的加工潜力。
【关键词】 数控铣床 工装夹具 设计 应用
一般情况下,在机械加工过程中会使用到机床夹具,对于传统的机床夹具来说,其设计过程不仅具有详尽的资料而且具有成熟的经验作为人们的参考和借鉴。
随着我们国家数控铣床的不断发展与应用,传统意义上的机械加工向着高效率、高适应性以及高精度的方向发展。
然而,在实际应用中,有关于数控铣床工装夹具的设计内容非常少,本文依据数控铣床的加工特征,探讨数控铣床工装夹具的设计方法,有利于充分发挥数控铣床的加工潜力。
1 数控铣床工装夹具的设计
数控铣床主要是以压缩空气作为自身的动力,实现松开与夹紧刀具操作,方便于进行手动换刀,通常我们利用加工中心实现数控铣床的自动换刀过程。
在加工过程中,通过换刀能够实现逐次加工各种表面的功能,但是,在每一次进行换刀的时候都需要耗费许多时间,尤其是在自动换刀的过程中,会发生一些故障。
因此,我们在符合加工要求之下,尽量减少换刀的次数,进而节省有用时间,提高数控铣床的可靠性。
下面我们通过比较合理的数控铣床工装夹具设计方法,科学地调整施工工艺,最大程度地降低换刀的次数。
如下图所示的工件,需要在立式的加工中心之上实现扩、铰a孔与b孔,原来的工装夹具的设计方法是每一次只装夹1个工件,该方法的加工工艺如下:换a孔扩孔刀、扩孔换b孔扩孔刀、扩孔换a孔铰刀、铰孔换b孔铰刀、铰b孔。
从上面的加工工艺上看,每次对1个工件进行加工,就需要更换4次刀。
我们现在依据工件所具有的外形的尺寸以及机床的行程,对工装夹具进行设计,将其设计成为每一次能够装夹有8个工件,
通过上面的加工工艺我们可以看到,对8个工件进行加工时只需要换4次刀,这极大地节省了辅助时间。
2 数控铣床工装夹具的实际应用
以下主要将该工装夹具使用于卧式的加工中心进行加工。
2.1 加工的具体要求
在本次加工的过程中,其基本工序需要具有铣面A、铣面B、扩、同轴孔1以及同轴孔2,然而,由于同轴孔1与同轴孔2所具有的中部孔径都比较小,因此,在实际的加工过程中,需要从两端实行加工。