以圆角刀为例浅谈数控铣削技术的刀具选用

蒋林芳

[摘 要] 数控铣削加工工作十分重视刀具的选择，合适的刀具可以提高工作效率。刀具选择要考虑的因素复杂，刀具种类也比较多。圆角刀适用领域广泛，如果掌握使用规则，采用一定的编程技巧，是比较实用的一种铣削刀具。

[关 键 词] 数控铣削；刀具；圆角刀

[中图分类号] TG547 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）05-0081-01

在数控加工操作时，选择正确的数控加工刀具以及进刀出刀的方式和刀具路线等，是数控加工质量和安全性的重要保障。尤其是在对数控加工工具的选择上，要充分考虑到技术所要求的速度、精度和效率，以及刀具本身的强度、耐用度等，根据具体的情况，选择最适合的刀具，以保证零件的质量以及加工效率。

一般来说，数控加工过程中刀具的选择应该考虑到几个方面的问题。第一是加工材料，如黑色金属、有色金属或者非金属等，因为这涉及材料本身的韧性、硬度和组织状态等问题。第二是切削工艺比如粗加工、精加工或者半精加工等。第三是切削用量，包括切削速度、切削深度和进给量等。其他还有零件的几何形状、中途换刀、入刀角度以及材料表面的粗糙度等。而我们常用的可供选择的刀具也非常多，如立銑刀、端面铣刀、球头铣刀等。可见，选择刀具要考虑到多方面的因素，只有结合具体情况，才能选择好合适的操作刀具。

为了配合数控机床的发展，配套刀具也必须具有良好的排屑性和耐磨性，一般以硬质合金刀具配以可旋转刀片，以便减少磨损，减少更换预调时间。下面本文将介绍众多刀具的一种圆角刀，分析它的性质及操作要求，作为刀具选择的一个实例。

一、圆角刀性质

圆角刀又称作牛鼻刀，是一种非常适合进行粗加工和半精加工的数控铣削刀具，当刀具半径大于刀角半径大于零的时候，就是圆角刀。它兼具平铣刀和球头刀的特点，可以适用于曲面和平面的铣削工作。除了切削范围广之外，它还具有切削速度快，刚性好等优点，在数控铣削加工领域应用广泛。

二、圆角刀使用规则

1.首先，圆角刀不能直线下刀，如果是凹状形面，要用螺旋角度为0.5度或者-1度的螺旋方式下刀，而且最好选择空处下刀，以便缩短刀具路径。

2.其次，采用等高切削的方式，层层切削。粗加工与精加工之间会存在一定程度的区别。通常，刀具直径越大，每一层的吃刀量也越大。

3.镶片式圆角刀只能加工精度要求不高的零件，比如粗加工，半精加工，或者精加工中要求不高的那一部分。它在安装过程中会存在热胀冷缩现象和安装误差，所以可能影响到刀具的实际尺寸，从而进一步影响到加工的精度。所以实际操作中，应该注意镶片式圆角刀的误差问题。

三、圆角刀编程技巧

1.开敞性好的型面。螺旋下刀生成的NC文件长度相对较长，为了缩短NC长度，如果操作表面的开敞性还不错，尽量不要使用螺旋下刀的方式，而要以延长曲面的方法为主。加工的前期准备阶段，将型面分别向左右以及上方延伸，提取曲面工作范围，在左右边界的中心各寻找一个下刀点。选择较宽一面的下刀点在曲面范围深度做曲面挖槽，记录下此时的刀具路径Z值，并开始对另一面的深度加工。之后在Z值之下使用另一个下刀点对整个曲面进行重新加工。这种程序的优越性在于，既保证了在空处下刀的原则，又尽可能地减少了下刀次数，加工效率相对较高。由于粗加工已经初步成型，在半精加工环节，就不需要再使用挖槽的方式了，选择精加工方式直接进行曲面加工即可。并且由于岛屿已经不存在了，可以从曲面较窄的一面下刀。最后还需要提醒的一点就是，圆角刀在使用之后，会在曲面底造成一个与其直径相等的平台，这是圆角刀自身的结构特性，不能避免。在半精加工时，为了获得均匀的余量，应使用球头刀将所留平台铣去。

2.开敞性不好的型面。在敞开性不好的型面上，如果操作不好会直接影响刀片的寿命。比如，没有控制好分层切削产生较大的岛屿；又比如，采用螺旋下刀方式接近底部时，由于底部空间太小而无法螺旋，只好近乎于直线下刀。控制横越距离（stepover distance）可以有效地控制岛屿产生，但是如果横越距离太小，又难免影响零件加工的效率，所以这里最好是采用模拟验证（verity）来确定，切削方式选择最少参与量的等距环切（constant overlap）。当加工包含多个曲面的复杂型面的时候，可以使用Gap settings之下的Optimize，来观察刀具在曲面型面底部的走刀情况。优化走刀路径（cut order）可以在加工不同深度的曲面時，完成一种深度再完成一种深度，不必为了深度而抬刀，所以能够大大减少抬刀的次数。

通过以上的介绍，我们可以发现圆角刀的一些优势性能以及弊端。我们认为，圆角刀比较适合粗加工或者半精加工的数控铣削工作，而像热锻模具之类比较有难度的加工项目也可以完成，应该说是数控铣削工作中比较普适的，性能较为良好的一种刀具。

参考文献：

[1]李丽梅.牛鼻刀在数控铣削加公中的应用与技巧[J].Cad/cam与制造业信息化，2002（6）：19-21.

[2]洪世宁.数控铣削加工道具选择及进刀方式探讨[J].科协论坛，2010（6）：36-37.