復雜加工條件下的銑刀選擇

在切削加工中，為了Z大限度地提高加工質量和重復精度，必須正確地選擇和確定合適的機床刀具，對于一些具有挑戰性的高難度加工，這一點尤其重要。本文針對在一些困難加工條件下（如采用高速刀具路徑，銑削狹小部位、直壁和石墨工件時），應如何合理選擇銑刀提供一些指導原則。

高速刀具路徑

如今的CAD/CAM系統可通過在高速擺線刀具路徑中精確控制吃刀弧長（注：擺線刀具路徑是在沿一根直線滾動的圓上一個固定點所形成的曲線路徑），而獲得極高的切削精度。即使當銑刀切入轉角或其它復雜幾何形狀時，其吃刀量也不會增大。為了充分利用這種技術進步，刀具制造商設計開發了先進的小直徑銑刀。與直徑較大的銑刀相比，小直徑銑刀價格更低，而且通過采用高速刀具路徑，往往能在單位時間內切除更多工件材料。這是因為大直徑銑刀與工件的接觸表面更大，因此需要降低進給速度，采用更為傳統的小進給率。因此，小直徑銑刀反而能獲得更高的金屬去除率。

不過，刀具設計者仍然需要確保這些小直徑銑刀不僅適用于擺線切削，還要與被切削的工件材料相匹配。如今，許多高效刀具的幾何刃形都是針對特定的被加工材料和所采用的切削技術而專門設計的。例如，采用優化的刀具路徑，可用一把6刃銑刀在硬度達HRC54的H13鋼上銑出全槽。用一把直徑為12.7mm的銑刀即可切制出寬度為25.4mm的槽。如果用直徑12.7mm的銑刀加工寬度為12.7mm的槽，刀具就會與工件產生過多表面接觸，并導致非標刀具很快失效。一項有用的經驗法則是：使用直徑約為工件Z窄部位尺寸1/2的銑刀。

在本例中，工件Z窄部位是寬度為25.4mm的槽，因此，所使用銑刀的Z大直徑不應超過12.7mm。當銑刀半徑小于工件Z窄部位尺寸時，刀具就有左右移動的空間，并能獲得Z小的吃刀角度。這意味著銑刀可以采用更多的切削刃和更高的進給率。

就這類刀柄與機床的聯結方式來說，只用圓柱部分定位、夾緊的也不在少數。各種壓力角的彈簧套系統，強力夾頭系統，液壓鎖緊系統、熱膨脹裝夾系統、力變形鎖緊系統等都是用于鎖緊圓柱刀柄的。但各種夾持方式各有優點和缺點。就拿Z常見的彈簧套系統來說，大的壓力角(此處將壓力角定義為錐面鎖緊的正壓力與圓柱軸線的夾角)，即大的錐角代表鎖緊行程較短，有利于快速地鎖緊與松開，但在相同的鎖緊力矩下分解到圓柱面上的正壓力較小，由此產生的摩擦力距小，能夠抵抗的切削力距也相應比較小，刀具易在刀柄中產生打滑的現象，影響加工過程的平穩性和加工表面質量;同時此類夾頭可夾持的刀柄直徑變化范圍較大，有利于減少彈簧套的庫存，優化管理。而小的壓力角就相反。小的壓力角的彈簧套可夾持的刀柄直徑范圍較小，夾緊時的鎖緊行程較長，不利于快速夾緊與松開，但其夾持精度稍高，夾緊力大，能承受更大的切削載荷。