平面銑削的特點 | 數控刀具選用指南48

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編者按

平面銑削主要是對工件的表面進行加工，使工件的精度和質量達到加工要求。平面銑削需要考慮加工平面的大小、具體的位置以及加工表面的平整程度。此外，工件加工面的基準定位及平行度、垂直度都要考慮在內。平面銑削的加工內容是平面銑削工藝的基礎。

（本篇選自《數控刀具選用指南》第四章第二節（一）平面銑削的特點）

（一）平面銑削工藝的特點

在平面的銑削加工過程中，主要有

立銑刀圓周銑

和

面銑刀端面銑

這兩種方式。在平面作業時，端面銑的效率和質量較高，所以在一般情況下，平面銑削都會使用端面銑。端面銑的特點如下：

（1）在面銑刀加工時，軸線必須垂直於加工工件的表面。銑床的主軸軸線會直接影響到加工工件平面度的好壞。

（2）端面銑時的面銑刀刀柄裝夾效能好，振動幅度不大，比較穩定。

（3）端面銑工作時，刀齒的主切削刃與副切削刃同時作業，使加工工件的表面質量較好。其中，主切削刃負責切削，副切削刃起到修光的作用。

（4）端面銑能夠使用質量和精度良好的合金刀片，提高效率和質量。

（二）平面銑削接觸方式

切入角與切出角如圖4-7所示，面銑刀的刀尖切入工件的角度（E）稱為切入角（咬入角），刀尖從工件離開時的角度（DE）稱為切出角（脫離角）。切入角與切出角是決定切削開始時與切削結束時的刀具所受到的衝擊大小的主要因素，也關係到刀具壽命。

圖4-7 切入角與切出角

對有的工件而言，確定了面銑刀的直徑與補正量（工件與銑刀的位置關係），切入角與切出角也就確定。如圖4-8所示，左側的面銑刀切入角EA與右側的面銑刀切入角EB的關係是EA≥EB。

圖4-8 切入角對比

切削刃切入時的接觸點。切削刃切入工件的位置不同，刀具壽命會有所變化。如圖4-9所示，切削刃切入工件之前的狀態。切除的剖面用STUV平行四邊形來表示。

圖4-9 切削刃接觸點

切削刃與工件的接觸發生在STUV的範圍內，從S、T、U、V中的任意一邊或整個平面同時開始接觸。接觸的方式分類如下：

（1）點接觸S、T、U、V。

（2）線接觸ST、TU、UV、VS。

（3）面接觸STUV。

接觸方式由面銑刀的各角度與切入角決定，9種接觸方式與各角度關係式如圖4-10所示。S點接觸是從刀尖最弱的部位開始接觸，因此易發生破損，必須避免這種方式，最好是U點接觸或V點接觸。要實現這樣的接觸方式，需要確定面銑刀的各角度以及相對安裝位置。圖中R為徑向刃傾角；A為軸向刃傾角；E為切入角；CH為切削刃餘偏角。

a）點接觸 b）線接觸 c）面接觸

圖4-10 9種接觸方式

（三）面銑刀及其平面銑削分類

面銑刀分成2大類，第一類是以釺焊方式將硬質合金刀片固定在刀齒上，然後把刀齒安裝在銑刀刀體上，這稱為鑲齒式面銑刀；第二類就是將硬質合金刀片直接安裝在銑刀刀體上，然後用螺釘等固定，這稱為可轉位機夾式銑刀。面銑刀有軸向前角和徑向前角兩個前角，根據被加工物件的材料和切削條件來選擇兩個前角的方向，即正、負或零。平面銑削方式一般分為以下幾種：

1.普通面銑

面銑（見圖4-11）是最普遍的銑削工序，可以使用許多不同刀具進行。具有45°主偏角的刀具最常用，但在某些工況下也使用圓刀片銑刀、方肩銑刀以及三面刃銑刀，如表4-7所示。

圖4-11 普通面銑切削狀態

表4-7 普通面銑刀具選用

2.大進給銑削

對於大進給銑削（見圖4-12）當使用具有小主偏角的刀具或使用圓刀片刀具時，由於薄切屑效應，可以以極高的每齒進給量（高達4mm/z）進行面銑。雖然背吃刀量被限制在2mm以內，但是極大的進給使它成為一種高生產率銑削方法，所需刀具選用如表4-8所示。

圖4-12 大進給切削狀態

表4-8 大進給銑削刀具選用

3.過載面銑

一般來說，過載面銑（見圖4-13）需要去除大量的材料，同時產生高溫和高切削力，面銑刀在全背吃刀量處主要切削刃承受過載，而當背吃刀量接近零時，磨蝕性氧化皮對圓角有磨損。

圖4-13 過載切削狀態

當使用磁性工作臺夾緊工件時，產生的大量切屑通常會停留在刀具周圍，因此會導致中斷或部分排屑，以及切屑再切削，這些會危害刀具壽命。為了避免這種情況，要保持加工範圍內沒有切屑。透過增加背吃刀量防止易損刀尖與磨蝕性表皮和氧化皮摩擦，將表面接觸點移動到刀片上較堅固的主切削刃。

4.不等齒距銑刀

所謂不等齒，是指有意按照不同尺寸設定面銑刀的切削刃（見圖4-14）。例如6刃銑刀的等分原本應當保持60°的間距，而不等分方式則是將分割角度設定為65°、56°、59°、65°、56°、59°。之所以不等齒銑刀應用廣泛，是因為在高速切削時，由於主軸高速旋轉，如果刀具中存在不平衡量，它所產生的離心力將對主軸軸承、機床部件等施加週期性載荷，從而引起振動，這將對主軸軸承、刀具壽命和加工質量造成不利影響。而不等齒距立銑刀是一種新型高效能切削刀具，它能有效地抑制顫振，提高被加工表面質量。