加工薄片用什么铣刀合适的（作为机加工人必备的知识点）

在金属材料以及非金属材料等难切削材料的切削加工过程中，为了最大限度地提高加工质量和精度，必须正确地选择合适的刀具，尤其是对于一些具有挑战性的高难度加工。本文针对在一些困难加工条件下（如采用高速刀具路径、铣削狭小部位、直壁和石墨工件时），分享如何选择铣刀的一些指导原则。

高速切削路径如何选择刀具？

为了充分利用这种技术进步，刀具制造商设计开发了先进的小直径铣刀。与直径较大的铣刀相比，小直径铣刀价格更低，而且通过采用高速刀具路径，往往能在单位时间内切除更多工件材料。不过，刀具设计者仍然需要确保这些小直径铣刀不仅适用于摆线切削，还要与被切削的工件材料相匹配。如今，许多高效刀具一般都采用非标设计，即刀具的的几何刃形都是针对特定的被加工材料和所采用的切削技术而专门设计的。

此外，机床的刚性对于可使用刀具的尺寸也有一定的影响。例如，在40锥度的机床上进行切削加工时，铣刀直径通常应＜12.7mm。直径较大的铣刀会产生可能超过机床承受能力的较大切削力，导致颤振、变形、表面光洁度变差和刀具寿命缩短。采用直径为工件最窄部位尺寸1/2的铣刀时，可以保持较小的吃刀角度，且在刀具转向时也不会增大。

例如，工件加工程序采用的走刀步距为10％，则吃刀角度为37°。如果采用陈旧、传统的刀具路径，铣刀每次改变方向时，其吃刀角度都将增大到127°。而采用较新的高速刀具路径时，铣刀在转角处发出的声音与直线切削时并无二致。如果一把铣刀在所有切削过程中所发出的声音都相同，表明其未受到大的热冲击和机械冲击。如果铣刀在每次转向或切入转角时都发出尖啸声，则表明可能需要减小铣刀直径尺寸，以减小吃刀角度。如果切削发出的声音保持不变，表明铣刀承受的切削压力均匀一致，并未随着工件几何形状的变化而上下波动，这是因为其吃刀角度始终保持恒定。

铣削狭小部位如何选择铣刀？

铣削螺旋铣孔和铣削肋板的狭小部位时，或当铣刀直径接近工件半径时，一般推荐选择环形铣刀。这种铣刀坚固的环状外形可以产生切屑减薄效应，使其能以更高进给率进行铣削。此外，该铣刀的半径比传统的球头铣刀要小，因此可以增大走刀步距，同时仍能保持加工表面的平面度，而不会出现球头铣刀加工时通常会产生的较大刀痕。

在铣削螺旋铣孔和铣削肋板的加工过程中，环形铣刀切削时通常处于封闭状态，因此，最大径向走刀步距应为铣刀直径的25％，而每次走刀的最大Z向切深应为铣刀直径的2％。在螺旋铣孔中，当铣刀以螺旋刀轨切入工件时，螺旋切入角为2°- 3°，直至达到铣刀直径2％的Z向切深。

如果环形铣刀切削时处于开放状态（如铣削工件转角或清理工件特征时），其径向走刀步距取决于工件材料的硬度。铣削硬度为HRC30-50的工件材料时，最大径向走刀步距应为铣刀直径的5％；当材料硬度高于HRC50时，最大径向走刀步距和每次走刀的最大Z向切深均为铣刀直径的2％。

铣削直壁如何选择铣刀？

在铣削加工带平肋板或直壁的开阔区域时，推荐使用牛鼻铣刀效果。4-6刃的牛鼻铣刀尤其擅长对带直壁的外部形状或非常开阔的部位进行仿形铣削。铣刀的刃数越多，可采用的进给率越大。不过，加工编程人员仍需尽可能减少刀具与工件的表面接触，并采用较小的径向切宽。在刚性较差的机床上加工时，采用直径较小的铣刀比较有利，因为小直径铣刀可减少与工件的表面接触。

多刃牛鼻铣刀的使用方法（包括走刀步距和切削深度）与环形铣刀相同。它们可采用摆线刀具路径（或能控制刀具吃刀角度的新的刀具路径）对淬硬材料进行切槽加工。如前所述，最重要的是要确保铣刀直径约为槽宽的50％，使铣刀具有足够的移动空间，并确保吃刀角度不会增大和产生过多的切削热。

铣削石墨材料如何选择铣刀？

石墨材料是典型的非金属材料，切削石墨材料时，其高磨蚀性会使硬质合金铣刀快速磨损，而磨损的刀具将无法精确切削出所要求的复杂几何形状。铣削石墨时，刀具路径和铣削方式并不是最关键的因素，采用何种类型的铣刀通常取决于石墨电极的形状，铣削石墨选择刀具的关键点在于刀具材质，由于华菱超硬CVD金刚石涂层铣刀具有极佳的耐磨性，因此被广泛应用于石墨铣削。这种刀具是在硬质合金刀具基体上生长的金刚石会形成硬度极高、可显著延长刀具寿命的耐磨涂层，导热系数高，摩擦系数低，被加工工件表面光洁度高，金刚石涂层刀具的寿命要比未涂层的硬质合金刀具长10-30倍，可减少换刀次数，提高设备使用效率，能够满足加工中心大批量、高效率、高精度的加工要求。

例如，用一把直径12.7mm的未涂层硬质合金球头铣刀加工一个152.4mm见方的复杂石墨电极时，通常在铣削大约4小时后，铣刀切削刃的锋利刃形和细节特征就开始剥落。而一把金刚石涂层铣刀则可持续铣削98小时以上，其切削刃也不会发生剥落。

加工某些石墨工件形状（如薄肋板）、尖锐几何廓形和小尺寸工件时，对铣刀切削刃的锋利度要求特别高。在此类加工中，采用2-3μm厚的华菱CVD金刚石涂层可以延长刀具寿命和保持刃口锋利。由于这种比较薄的金刚石涂层成本较低，因此非常适合对刀具寿命要求不太高的低端加工。而典型厚度为18μm的金刚石涂层主要用于对刀具寿命要求很高的高端加工。

采用较薄的金刚石涂层，可使那些生产批量较小并希望降低刀具成本的模具制造商不必为了降低成本而牺牲刀具寿命。他们仍然可以发挥真正的金刚石涂层硬质合金刀具的性能优势，同时又能利用较薄的金刚石涂层来满足其特定的加工需求。如今的金刚石涂层厚度范围大致为2-25μm。

适合特定加工的最佳刀具不仅应取决于被切削材料，而且还应取决于所采用的切削工艺类型和铣削方法。通过优化刀具、切削速度、进给率和加工编程技巧，就能以更低的加工成本，更快、更好地生产零部件。