加工平面工件的刀具主要是HN面銑刀片,其切削刃布滿圓周和端面。其中,端面的切削刃是副切削刃。面銑刀的直徑較大,所以在刀具選用時(shí)通常把刀齒和刀體分開,達(dá)到能夠長期使用的目的。
(一)面銑刀直徑的選擇
面銑刀直徑的選擇主要分三種情況:
(1)加工平面面積不大,選用刀具時(shí),要注意選擇直徑比平面寬度大的刀具或銑刀,這樣可以實(shí)現(xiàn)單次平面銑削。在平面銑刀的寬度達(dá)到加工面寬度的1.3~1.6倍時(shí),可以切屑的較好形成及排出。
(2)加工平面面積大的時(shí)候,就需要選用直徑大小合適的銑刀,分多次銑削平面。其中,由于機(jī)床的限制、切削的和寬度以及刀片與刀具尺寸的影響,銑刀的直徑會(huì)受到限制;
(3)加工平面較小,工件分散時(shí),需選用直徑較小的立銑刀進(jìn)行銑削。為使加工,銑刀應(yīng)有2/3的直徑與工件接觸,即銑刀直徑等于被銑削寬度的1.5倍。順銑時(shí),合理使用這個(gè)刀具直徑與切削寬度的比值,將會(huì)銑刀在切入工件時(shí)有非常適合的角度。如果不能肯定機(jī)床是否有足夠的功率來維持銑刀在這樣的比值下切削,可以把軸向切削厚度分兩次或多次完成,從而盡可能保持銑刀直徑與切削寬度的比值。
(二)銑刀齒數(shù)的選擇
選用銑刀進(jìn)行加工時(shí),需要考慮銑刀的齒數(shù)。例如直徑為100mm的疏齒銑刀只有6個(gè)齒,而直徑為100mm的密齒銑刀卻可有8個(gè)齒。刀齒的密集與否會(huì)影響生產(chǎn)效率的高低和產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。如果刀齒密集,生產(chǎn)的效率就會(huì)提高,加工工件的質(zhì)量也會(huì)越好,但是刀齒密集也會(huì)導(dǎo)致切屑的排出不便。根據(jù)刀齒的直徑大小,可以分為疏齒、細(xì)齒、密齒。
疏齒應(yīng)用于工件的粗加工,其每25.4mm直徑用1~1.5片刀片,容屑空間較大,這種刀具用于能產(chǎn)生連續(xù)切屑的軟材料的切削,選用長刀片、大寬度切削。密齒有利于平穩(wěn)條件下的加工,一般用于鑄鐵的粗加工,也適用于高溫合金的淺切削、窄切削和無需容屑空間時(shí)的切削。密齒應(yīng)用于精銑,其軸向背吃刀量為0.25~0.64mm,每齒的切削負(fù)荷小,所需功率不大,如用于薄壁材料的加工。齒距的大小將決定銑削時(shí)同時(shí)參與切削的刀齒數(shù)目,切削期間應(yīng)至少有一片刀片在切削,以避免銑削沖擊,導(dǎo)致刀具的損壞和機(jī)床的超負(fù)荷。
此外,刀片齒數(shù)的選擇需要使得切屑適當(dāng)卷曲并容易離開切削區(qū),切屑容屑空間不當(dāng)將導(dǎo)致憋屑,損壞切削刃并可能損壞工件。同時(shí),刀片又應(yīng)有足夠的密度以在切削期間的任何時(shí)候不少于一片刀片在切削,如果不能這一點(diǎn),則會(huì)引起劇烈的沖擊,這將導(dǎo)致切削刃的破裂、刀具的損壞和機(jī)床的超負(fù)荷。
(三)刀具角度的選擇
刀具切削角度可以相對徑向平面和軸向平面定位成正前角、負(fù)前角和零前角。由于零前角會(huì)引起整個(gè)切削刃同時(shí)與工件沖擊,故一般不采用。面銑刀角度的選擇對平面銑削接觸方式有影響,為了使刀具受沖擊小,降低刀具破損程度,避免STUV的面接觸方式,在考慮刀具切入角的同時(shí),也要將面銑刀的幾何角度考慮進(jìn)去。徑向和軸向前角的組合決定切削角,常用的基本組合方式包括:徑向負(fù)前角和軸向負(fù)前角;徑向正前角和軸向正前角;徑向負(fù)前角和軸向正前角;徑向正前角和軸向負(fù)前角。
軸向和徑向前角均為負(fù)值(下簡稱“雙負(fù)”)的刀具多用于鑄鐵和鑄鋼的粗加工,但要求機(jī)床功率高和剛性足夠大。“雙負(fù)”的刀片其切削刃,能經(jīng)受大切削載荷。雙角均負(fù)的刀具還需要機(jī)床、工件和夾具的剛性高。
軸向、徑向前角均正(下簡稱“雙正”)的刀具由于增大了切削角,因此切削輕快且排屑順利,但切削刃強(qiáng)度較差。該種組合方式適用于加工軟材料和不銹鋼、耐熱鋼、普通鋼和鑄鐵等。
在小功率機(jī)床、工藝系統(tǒng)剛性不足以及有積屑瘤產(chǎn)生時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用該種組合形式。
徑向負(fù)前角和軸向正前角的組合,負(fù)的徑向前角提高了切削刃的強(qiáng)度,而正的軸向前角又產(chǎn)生了一個(gè)剪切作用力。該種組合方式加工時(shí)切削刃抗沖擊性能較強(qiáng),切削刃也較鋒利,因此適用于鋼、鑄鋼和鑄鐵大余量銑削。
徑向正前角和軸向負(fù)前角使斷屑向中間以下方向,使得切屑會(huì)刮傷被加工表面,故排屑不佳。
(四)銑刀片的選擇
平面銑削時(shí)銑刀片制備的選擇也是一種考慮因素。某些加工場合選用壓制刀片是比較合適的,有時(shí)也需要選擇磨制的刀片。
粗加工好選用壓制的刀片,這可使加工成本降低。壓制刀的尺寸精度及刃口鋒利程度比磨制刀片差,但是壓制刀片的刃口強(qiáng)度較好,對于粗銑,耐沖擊并能承受較大的背吃刀量和進(jìn)給量。壓制的刀片前刀面上有卷屑槽,可減小切削力,同時(shí)還可減小與工件、切屑的摩擦,降低功率需求。但是壓制的刀片表面不像磨制刀片那么緊密,尺寸精度較差,在銑刀刀體上各刀尖高度相差較多。由于壓制刀片便宜,所以在生產(chǎn)上獲得廣泛應(yīng)用。
對于精銑,較好選用磨制刀片,這種刀片具有較好的尺寸精度,所以切削刃在銑削中的定位精度較高,可獲得較高的加工精度及較低表面粗糙度值。另外,精加工所用的磨制銑刀片的發(fā)展趨勢是磨出卷屑槽,形成大的正前角切削刃,允許刀片進(jìn)行小進(jìn)給、小背吃刀量切削。而沒有尖銳前角的硬質(zhì)合金刀片,當(dāng)采用小進(jìn)給小背吃刀量加工時(shí),刀尖會(huì)摩擦工件,降低刀具壽命。