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小直径立铣刀

小直径立铣刀令人头疼的崩刃和折损预防措施

1. 跳动精度

小径立铣刀由于刚性低，容易折断，其***主要原因在于刀具自身的跳动以及夹持工具产生跳动引起的影响。

为了防止折断，必须严格控制跳动精度。为此，有效方法是使用夹持精度高的热膨胀刀柄来夹持立铣刀。

2.提高切削速度，改善切削特性一般来说，未达到足够的切削速度，就不能充分发挥立铣刀刀刃的切削特性。

小径立铣刀即使提高转速，也未必达到足够的切削速度，尤其是球头型立铣刀，实际的切削直径非常小，因此很多时候都无法充分发挥出刀刃的切削特性。因此使用小径立铣刀时，必须针对实际的切削速度采取有效措施。

3.控制切深量的大小变化，避免使刀具承受突发性负载也至关重要。尤其是转角部位，切深量会变大，使立铣刀承受的负载增大，需采取增加一道前加工工序等措施，使小径立铣刀的切深量均匀一致。

采用摆线的刀具轨迹，可有效均衡切深量。但是以圆弧轨迹运动的摆线刀具轨迹，与直线进给相比，刀具路径较长，加工时间也相应较长，因此需要提高切削条件来抵消延长的加工时间。

整体硬质合金立铣刀及其应用

　　如果一个用户有一把可转位刀片式铣刀和一把整体硬质合金立铣刀（以下简称“整硬铣刀”）可供选择，他通常会问一个基本的问题：哪种刀具性能更好？它们在哪些加工领域更具优势？这与其说是一个孰优孰劣的问题，不如说是一个各擅胜场的问题。我们必须了解特定类型的刀具有哪些不同的性能特点，以及为了获得良好的加工效果，应该如何合理使用它们。

　　刀片式铣刀在许多方面都与整硬铣刀大相径庭。整硬铣刀采用了与刀片铣刀不同的基体材料和涂层类型，从而使这两类铣刀表现出明显的性能差异。如果在某种特定加工中，其中一类刀具的某些性能变得更为重要，那么或许此类刀具就更适合这种加工。

　　一般来说，与传统的刀片铣刀相比，整硬铣刀的加工精度要高得多。不过，这一事实只适用于刀具在切削加工中的表现。这两种刀具可能具有相同的尺寸精度等级，但由于整体硬质合金材料的刚性远远高于安装刀片的钢制刀柄，加工时在切削力作用下不易发生挠曲变形，因此能获得更高的加工精度。

　　需要牢记的另一个重要事实是刀具的接触弧长，一种特定刀具与被加工零件接触的圆周长度，它与切削时产生的热量以及被刀具、工件和切屑吸收的热量直接相关。整硬铣刀与钢制刀柄铣刀处理切削热的特点截然不同，这也会反映在切削策略的选择上。

　　为了更***地进行对比，还必须考虑刀具的直径尺寸。在直径小于10mm的小直径铣刀范畴，很少能见到刀片式铣刀的踪影，显然，整硬铣刀是当然之选。而在与之相对应的大直径铣刀领域，由于经济性的原因，整硬铣刀却并非明智的选择。直径尺寸10－25mm左右的中等规格铣刀则是多种铣刀类型交迭共存的区域（见图1）。在此范围内，被加工形状的复杂性、可达性以及加工精度要求成为选择刀具的初始依据。

图1 整硬铣刀和刀片铣刀的加工领域

整硬铣刀的基体材料

　　整硬铣刀的加工性能在很大程度上取决于所用硬质合金基体材料的类型。基体材料之所以至关重要，是因为它必须支撑刀具的切削刃，必须承受很大的切削力，而且必须防止任何形式的刀具破损。

　　为了确保铣刀具有足够的韧性，并能提供良好的动态抗力，整硬铣刀通常采用微细晶粒硬质合金作为基体材料（见图2）。这种基体具有更高的硬度和更好的刃口锋利性，同时还能保持良好的韧性。但是，与常规粒度的硬质合金基体相比，微细晶粒硬质合金的导热性（将热量从切削区带走的能力）相对较差。这就意味着，刀具切削时产生的热量往往会驻留在刀具表面。因此，整硬铣刀的切削刃必须能够承受这种切削热，并控制接触弧长，这是选择整硬铣刀时始终需要考虑的一个重要条件。

图2 硬质合金晶粒尺寸的影响和功能性

整硬铣刀的涂层和切削刃制备

　　为了提高刀具耐磨性，并将产生热量的切削区与刀具基体隔离开（切削热在基体中的积聚可能会缩段刀具寿命），整硬铣刀通常都要采用涂层。此外，由于整硬铣刀的切削刃比较锋利，因此，刀具基体与涂层之间具有恰当的附着力也至关重要（见图3）。尤其对于直径较小的整硬铣刀来说，切削刃锋利度是刀具加工性能的一项关键要素。

图3 涂层对刃口锋利度的影响

　　理想的整硬铣刀切削刃应具有尽可能高的硬度，以及可将崩刃风险降至蕞低的适当锋利度。通过合理的切削刃制备，可以部分实现这一目标。一般来说，根据要求达到的加工质量和刀具寿命水平，不同的整硬铣刀可以采用不同的切削刃制备型式、刃口形状和锋利度。

　　切削刃是刀具的前刀面和后刀面相交形成的交线，通过刃磨前刀面和后刀面，可以获得锋利的切削刃。如果直接在锋利的切削刃上沉积PVD涂层，涂层内部会产生很高的应力。由于这种高内应力的影响，涂层在切削时容易***和剥落，从而缩小刀具寿命。涂层的质量和有效性取决于其在切削过程中承受和/或减小磨损率的能力。为了使涂层能更牢固地附着于切削刃上，并防止切削刃发生破损，有必要对切削刃进行强化（钝化）处理（见图4）。换句话说，为了确保加工稳定性和实现涂层功能，必须牺牲一部分刃口锋利度，而这反过来又会增加刀具寿命。

图4 锋利的切削刃（上）和经过钝化的切削刃（下）

　　甚至可以说，切削刃制备对整硬铣刀的重要性超过了基体类型和涂层技术。从逻辑上讲，这对整硬铣刀的重磨有很大的影响。刀具重磨后，如果不对其刃口重新进行钝化处理，使其***到初始状态，就无法充分发挥修复刀具的全部潜力。因此，考虑到整硬铣刀不菲的初始成本，由原来的刀具制造商及其具有资质的服务中心来从事刀具重磨业务至关重要。

整硬铣刀的加工策略

　　根据整硬铣刀的尺寸大小和几何形状，可将其划分为几个大类，并按不同的加工范围再细分为许多专门的小类。在不同的刀具应用领域，刀槽几何形状、刀尖角、前角和后角、螺旋角等设计特点都发挥着重要作用，并将各类整硬铣刀明确地区分开来。这种分类对于整硬铣刀和加工策略的选择具有指导作用。

　　那么，选择哪种加工策略好呢？这要取决于总的加工目标：你的主要目的是蕞大限度地提高生产率和零件产量，还是尽可能降低刀具成本和简化刀具种类？此外，这也取决于被加工零件及与之相关的各种要素：刀具是用于切槽，还是用于侧铣，或者两种加工兼而有之？

　　需要考虑的***后（但并非***不重要）一个问题是约束条件，例如：机床的潜在加工能力有多大？工件的夹持刚性如何？这些要素可能会成为限制因素，使你无法采用一些更***的加工策略，或无法使用一些更***的专用整硬铣刀。

　　整硬铣刀的正确选择取决于多种因素，***重要的是采用正确的加工策略。实际上，在大多数情况下，许多制约因素都无法改变：加工机床、CAM系统以及被加工零件的材料、尺寸、公差、形状等都是给定的常量。不过，在现有加工系统框架内，仍然可以通过制定正确的加工策略和采用多种方法来影响加工结果，还可以根据加工总目标，通过改变进给率、切削速度和切削深度，对切削条件进行优化调整。

　　根据选定的主攻方向和技术策略，就可以合理选择整硬铣刀。显而易见，有两种可能的选刀方式：①按加工性能选刀，即根据加工类型（如侧铣、铣槽或三维成形铣削），选择用途单一的专用型铣刀，以获得很好性能；②按使用范围选刀，即选择种类较少，但适用范围更广的通用型铣刀。无论采用何种选刀方式，用户都需要在现有整硬铣刀品种规格中进一步缩小选择范围。

专用铣刀与通用铣刀

　　目前有5种不同类型的整硬铣刀可用于各种金属材料的常规加工（见图5）。其中，地一类刀具为一代整硬铣刀，其历史可追溯到小型立铣刀主要采用高速钢制造的年代，现在已落后过时。在20世纪70年代后期，小型立铣刀的基本材质开始由高速钢转换为硬质合金，但其典型的几何特征仍然沿用高速钢立铣刀的设计，这些设计比较适合当时的加工任务。如今，此类刀具无论是售价还是性能，都处于整硬铣刀市场的低端。

金属切削加工时利用刀具切除被加工零件剩余资料然后获得合格零件的加工办法，它是机械制作业中***根本的办法。而在金属切削加工中，刀具是必不可少的一部分，而刀具资料的挑选更是重要的一部分。 在现代机械制作业中，机械加工的切削刀具关于前进生产效率，改善产品质量起到关键的效果。因为现在***各工厂所运用的刀具资料非常杂乱，又因为刀具资料的功能优劣可以影响加工零件外表的切削效率，刀具寿数等，而在金属切削过程中刀具切削部分在高温下承受着很大的切削力与剧烈摩擦，所以为了前进工件外表质量，刀具寿数及切削效率因而刀具资料应具有以下功能： ①高的硬度和耐磨性；

②足够的强度和耐性；

③高的耐热性；

④杰出的工艺性与经济性；

⑤好的导热性和小的膨胀系数。

因而面临刀具所应具有的功能，刀具资料挑选时很难找到各方面的功能都是蕞佳的，因为各种资料功能之间有的是相互限制的，面临如此状况只能依据工艺的需求保证首要需求功能。

当前运用的刀具资料首要分为四大类：东西钢（包含碳素东西钢、合金东西钢、高速钢）、硬质合金、陶瓷、超硬质刀具资料，一般的机加工运用***多的是高速钢与硬质合钢。

1、东西钢

用来制作刀具的东西钢首要有三种即碳素东西钢，合金东西钢和高速钢。东西钢的首要特点是耐热性差但抗弯强度高，价格便宜焊接与刃磨功能好故广泛用于中低速切削的成形刀具，不宜高速切削。

⑴碳素东西钢 碳素东西钢按化学成分分类，碳素东西钢负归于非合金钢，按首要质量等级和首要功能及运用特性分类，碳素东西钢归于特别质量非合金钢，碳素东西钢常用于制作刀具、模具和量具的碳素钢，其加工性杰出价格低廉，运用规模广泛所以它在东西钢中用量较大。因为碳素东西钢生产成本极低，原资料来历方便易于冷热加工，在热处理后可获得适当高的硬度，因为碳素东西钢在切削温度高于250～300℃时，马氏体要分化，使得硬度下降，碳化物散布不均匀，淬火后变形较大，易产生裂纹，淬透性差，淬硬层薄所以只适于用于切削速度很低的刀具，如锉刀、手用锯条等。⑵合金东西钢 合金东西钢是在碳素东西钢基础上加热铬、钨、钒等合金元素，以前进淬透性，耐性，耐磨性和耐热性的一类钢种，它首要用于制作量具、刀具、耐冲击东西和冷热模具及一些特别用途的东西。因为合金东西钢热硬性达325～400℃，允许切削速度为10～15m/min，所以其现在首要用于低速东西如丝锥、板牙等⑶高速钢 高速钢是含有W、Mo、Cr、V等元素较多，具有高硬度，高耐磨性的东西钢，又称高速东西钢为白钢或锋钢。高速钢的综合功能较好，运用规模***广的一种刀具资料，因而首要用来制作杂乱的薄刃和耐冲击的金属切削刀具也可制作高温轴承和冷挤压模具等，高速钢经过热处理后硬度达62～66HRC，抗弯强度约为3.3GPa，耐热性为600℃左右，此外还具有热处理变形小，能铸造，易磨出较尖利的刃口等长处，他常用于制作结构杂乱的成形刀具，孔加工刀具，如铣刀，拉刀。切齿刀具等。

2、硬质合金

硬质合金有难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工业制成的一种合金资料，硬质合金具有耐热性好，切削效率高，强度和耐性较好的，耐磨，耐腐蚀等功能。常用的硬质合金中含有大量的WC，TiC，因而硬度，耐热性均高于东西钢，硬质合金是当今首要的刀具资料之一，硬质合金广泛用作刀具资料如车刀、铣刀、钻头、镗刀等

硬质合金刀具比高速钢切削速度高4～7倍，刀具寿数高5～80倍但硬质合金脆性大，不能进行切削加工，难以制成形状杂乱的全体刀具，因而常制成不同形状的刀片，选用焊接，粘接，机械夹持等办法安装在刀体或模具上运用，因而大多数车刀，端铣刀和部分立铣刀等均已选用硬质合金制作。

3、陶瓷

跟着新技术革命的开展要求不断前进切削加工生产率和下降生产成本，特别是数控机床的开展，要求开发比硬质合金刀具切速更高、更耐磨的新型刀具。近几年来，跟着对高温结构陶瓷范畴研究的不断深入，使氮化硅陶瓷的功能有了很大前进，然后使氧化硅淘瓷刀具在我国迅速开展起来。

淘瓷刀具是以氧化铝或以氮化硅为基体再加入少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具资料。蕞佳具具有高硬度、耐磨性、耐热性、化学稳定性、摩擦系数低、强度与耐性低和热导率低一级特点，由此淘瓷刀具一般适用于在高速下精细加工硬资料。

4、超硬质刀具

超硬质刀具是现代工程资料的加工在硬度方面提出的更高的要求而应运而生的，超硬资料的化学成分及其形成硬度的规则或其他刀具资料不同。现代刀具资料高速钢、硬质合金、陶瓷的首要硬质成分是碳化物、氧化物、氮化物这些化合物的硬度高达3000HV，加上粘结物质其总体硬度在2000HV以下，关于现代工程资料的加工在某些状况下，上述刀具资料的硬度已无法满意需求，于是就产生了超硬质刀具资料。

超硬质刀具资料有很多种如金刚石、立方氮化硼等，它具有优异的机械功能，物理功能和其他功能，其间有些功能适合于刀具，具有很高的硬度，杰出的导热性，较高的杨氏模量，热膨胀很小，较小的密度和较低的断裂耐性。

其间立方氮化硼具有较高硬度，高热和稳定性，对铁族元素呈惰性故***适合制作切削各种淬硬质钢（碳素东西钢、合金东西钢、高速钢等）各种铁基、镍基、钴基和其他热喷涂（焊）零件。

金刚石具有较高的硬度及其他优异性，他制作的刀具运用规模更广泛，可以加工各种难加工的资料，非难加工资料，但天然金刚石价格昂贵，首要用于有色金属及非金属的精密加工。超硬质资料因为功能优越，运用规模不断扩大，现已从金属加工开展到光学玻璃加工，石材加工，陶瓷加工等传统加工难进行的范畴对各种工业的开展将起到巨大推进效果。

跟着现代社会的前进和科学技术的日新月异，机械资料加工对刀具的资料要求也越来越高，因而，熟练掌握了解各种刀具的运用及资料的特点，才干更好的挑选和正确运用刀具，制作出愈加经确的零件。

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