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国产硬质合金螺旋立铣刀在加工中心上的运

CNC加工中心用的立铣刀，品种规范繁复，从结构来分有整体式合金立铣刀、可转位硬质合金立铣刀(包含模块式)及焊接式硬质合金螺旋立铣刀3类。

这3类不同的立铣刀，在CNC加工中心已运用较长时刻，各有千秋，特别是类和第2类运用面很广，而第3类螺旋立铣刀运用面窄，运用不多。下面临螺旋立铣刀进行分析。

国产螺旋立铣刀，自上世纪80年代已问世，其时因为刀片需挤压呈螺旋状，工艺杂乱难度大，迟迟未扩大出产，后逐步开展，在2008年***已制定部标，目前国内已有数十家刀具***厂出产螺旋立铣刀，品种规范彻底。以往螺旋立铣刀，用在普通铣床上较多，运用在CNC加工中心上较少，这类刀具尽管切削性能好，但强度低，不易受冲击，耐磨性差，不太适合运用在CNC加工中心上。惯例螺旋立铣刀若在硬质合金原料、刀片截面尺度、刀具几许参数及刀体的强度等方面规划不妥会形成上述缺陷，可这种结构立铣刀，有它独特的利益，不只制作工艺较简略、成本低，首要的是切削性能好，切削刃锋利，刃口用钝后还能屡次修磨，刀具运用成本低，可弥补可转位刀具在运用中的不足，若能进步刀具的强度，增加刀具的耐磨性，这类刀具是很理想的刀具。

1.螺旋立铣刀的改善

1998年株洲钻石对螺旋立铣刀尝试了改善，硬质合金刀片原料从本来的单一YG8商标改为亚微细颗粒YL10.2及YS25合金商标。YL10.2合金硬度≥91.8HRC，抗弯强度到达4 000N/㎡，首要适于切削各种铸铁、有色金属及非金属资料。YS25商标是在WC-CO-TiC基础上加入8％Tac元素，对应ISO的P25～P30运用范围，首要用于铣削各种钢材，尤其是合金钢之类资料作用杰出。与常用硬质合金刀片资料比较，这两种合金资料无论是物理机械性能仍是运用性能都有很大改善和进步，具有很强的耐磨性、抗冲击韧性、抗痒化性、抗粘结和抗分散才能；同时增加了螺旋硬质合金刀片的截面尺度，刀体进行了淬火处理，刀具刀尖处由本来倒角形改为小圆弧形。改善后立铣刀经姑苏沙迪克三光，在五面体龙门加工中心上多年运用，受到了好评。φ50mm新式螺旋立铣刀彻底可代替从日本进口的“住友”同规范铣刀，其价格是进口刀的1/4，它的可切削耐用度、加工零件精度及外表粗糙度不差劲于日本闻名品牌刀具。

2.导轨螺旋立铣刀

在进步螺旋立铣刀强度与耐用度的基础上，只需改动刀具几许参数就能处理技术难度较高的精加工，下面介绍新研制的精铣导轨用“导轨螺旋立铣刀”（见图1）。此刀具是笔者与田润科高工共同研制的，刀具是由株洲华新硬质合金工具厂制造。

众所周知，精细机床如电火花慢走丝、电火花成型机及CNC加工中心等，机床首要大件床身、立柱及拖板上均装有精度十分高的直线导轨***，固定直线导轨是两个彼此垂直的两组精加工基准面，俗称侧导轨与平导轨面（见图2），一般两组导轨面长1.1～1.5m，直线度为0.005mm，彼此平行度0.005mm，平面度为0.008mm，外表粗糙度值Ra=0.8～1.6μm。加工难度与精度十分高，为保证其精度很多相关公司除选用的作业母机（如大隈、马扎克等龙门铣）外，还在刀具装备上选用进口硬质合金立铣刀或进口可转位立铣刀来切削，这样不只刀具价格昂贵，加工导轨质量有时动摇大，往往还要人工铲刮来修正或上龙门导轨磨床返修；也有企业尝试用国产硬质合金规范螺旋立铣刀加工导轨面，但精度做不到，还常需程序插补来处理，进步作业面精度，有些大中型机床公司直接用CNC龙门导轨磨床进行精磨，这样加工成本更高。因此，精铣的导轨面就成了不少企业的瓶颈。

硬质合金导轨精铣刀是在规范螺旋立铣刀的基础上作了较大改善，虽外形相同，但切削的作用显着不一样，首要改善有如下几方面：

（1）惯例规范螺旋立铣刀，不管国内外产品，刀具均选用密齿结构，如φ50mm惯例规范铣刀z=6，精铣导轨铣刀z=8～10，这样同时加工的齿数增加，切削安稳。

（2）刀具几许参数改动，螺旋角不相同，1刃为25°，相邻1刃为30°；减小端面付偏面（俗称刀隙角）并改善端面修刀刃。侧切削刃留利剑为0.07mm，外表粗糙度需达镜面要求。

（3）切削头部切削刃长度缩短，取刀具直径的1/2，刀体淬火硬度58～60HRC。导轨螺旋立铣刀多年来一直在姑苏三光科技有限公司、姑苏万立精机、江苏苏铃精机、姑苏大器机械公司及常州新瑞等公司运用，均取得了很好作用，详见姑苏三光集团提供的切削对比表（见附表）。导轨螺旋立铣刀已申请专利，2014年已被***知识产业局***。

切削实验定论：8刃新硬质合金立铣刀与以前同规范硬质合金铣刀比较，不只刀具耐用度进步了2倍，并且出产功率分别进步11%和38%。

导轨螺旋立铣刀，因为切削刃锋利，切削安稳，耐用度又高，所以也适合加工一些刚性差、精度高的加工工艺困难的零件。如江苏苏铃精工机械承接德国某闻名公司一加工使命，其中三坐标丈量仪器中的Y轴、Z轴及立柱都是薄壁结构铸件（见图3），德方驻沪***曾在江浙一带找过很多有实力机械厂加工，但均因薄壁易振，导致铣削精度达不到图样要求。江苏苏铃精工选用了导轨螺旋立铣刀，很轻松加工了该公司上述难加工件，检测精度合格，工件直接发往德国安装。

螺旋立铣刀还能铣削复合资料，如有些仪器仪表厂的印刷线路板，此线路板的底板是玻璃层压板，上面覆盖着很薄的有色金属线路，铣印刷线路板的斜插口时，若用一般铣刀，会因切削力大形成金属线路与底板撕裂，并且刀具钝化很快，用导轨螺旋立铣刀可以很顺畅处理这个难题，作业质量安稳，刀具寿命长。

3.定论

改善后的螺旋立铣刀在CNC加工中心上，在精铣、半精铣上都发挥了独特利益，既可改动刀具结构与参数，也能进行粗铣。

国产硬质螺旋立铣刀是一种性价比较高的刀具，在CNC加工中心上具有很好的切削性能与运用价值。

金属材料在切削进程中会遭到刀具的揉捏而发生变形。这一物理现象直接影响切削力、切削温度、刀具磨损、已加工表面质量及出产功率。因而有必要对其进行研究，了解其基本规律。（一）切削时的三个变形区以切削塑性金属为例，切削层金属转变为切屑而和母体分离的实质，是工件表层材料在加工进程中，遭到刀具切削刃和前刀面的强烈揉捏，连续发生弹性变形——塑性变形—开裂损坏，使切削金属不断被变成切屑从前刀面流出，如图1-9所示。图1-10为低速切削时的切削层内三个变形区的示意图。

1. 榜首变形区 当刀具前刀面以切削速度vc揉捏切削层时，切削层中的某点沿OA面开端发生剪切滑移，直至其活动方向开端与刀具前刀面平行，不再沿OM面发生滑移，切削层构成切屑沿刀具前刀面流出。从OA面开端发生塑性变形到OM面的剪切滑移基本完成，这一区域称为榜首变形区。榜首变形区的主要特征是沿滑移面的剪切滑移变形以及随之发生的加工硬化。

2. 第二变形区 当剪切滑移构成的切屑在刀具前刀面流出时，切屑底层进一步遭到刀具的揉捏和抵触，使靠近刀具前刀面处的金属再次发生剪切变形，称为第二变形区。

3. 第三变形区 是工件与刀具后刀面接触的区域，遭到刀具刃口和刀具后刀面的揉捏和抵触，构成已加工表面变形，称为第三变形区。这是由于在实践切削中刀具的刃口不可避免地存在钝圆半径rn，使被揉捏层再次遭到刀具后刀面的拉伸、抵触作用，进一步发生塑性变形，使已加工表层变形加剧。（二）切屑形状加工材料性质不同，切削条件不同，切削进程中的变形程度不同。根据切削进程中变形程度的不同，构成4种不同微观形状的切屑，如图1-11所示。

1. 带状切屑 切屑连续成带状，内表面光滑，表面面无明显裂纹，呈微小锯齿形。一般加工塑性金属材料（如低碳钢、铜、铝），选用较大的刀具前角γo，较小的切削层公称厚度hD，较高的切削速度vc时，易构成这种切屑。构成带状切屑时，切削力不坚定小，切削进程比较平稳，已加工表面粗糙度值较小，但需采取断屑办法，确保正常出产，尤其是主动出产线和主动机床出产。

2. 节状切屑 这种切屑表面面有较深的裂纹，呈较大的锯齿形，内表面有时有裂纹。一般加工塑性较低的金属材料（如黄铜），在刀具前角γo较小，切削层公称厚度hD较大，切削速度vc较低时，或加工碳素钢材料在工艺体系刚性缺少时，易构成这种切屑。构成节状切屑时，切削力不坚定较大，切削进程不态安稳，已加工表面粗糙度值较大。

3. 粒状切屑 又称单元切屑。切削塑性材料时，若整个剪切面上的切应力超过了材料开裂强度，所发生的裂纹贯穿切屑断面时，挤裂呈粒状切屑。选用小前角或负前角，以极低的切削速度和大的切削层公称厚度切削时，易构成这种切屑。构成粒状切屑时，切削力不坚定大，切削进程不平稳，已加工表面粗糙度值大。

4. 崩碎切屑 加工脆硬材料时，切削层通常在弹性变形后未经塑性变形就被挤裂，构成不规则的碎块状的崩碎切屑。工件材料越脆硬，刀具前角越小，切削层公称厚度越大，越易发生崩碎切屑。构成崩碎切屑时，切削力不坚定大，切削进程不平稳，且切削层金属会集在切削刃口碎断，易损坏刀具，已加工表面粗糙度值大。（三）切屑形状在实践出产中，切屑的处理和运送是需求处理的重要问题。影响切屑的处理和运送的主要因素是切屑的形状，因而，还需依照切屑微观的形状进行分类。工件材料、刀具几何参数和切削用量不同，所生成的切屑的形状也会不同。从切屑处理的视点，切屑的形状大体有带状屑、C形屑、崩碎屑、螺卷屑、长紧卷屑、发条状卷屑、浮屠屑及乱屑等，如表1-1所示。由表1-1可见，切削加工的具体条件不同，要求切屑的形状也有所改动。脱离具体条件，孤立地点评某一种切屑形状的好坏是没有实践含义的。表1-2标明切削条件对切屑形状的影响情况。

锯齿形大螺距螺纹加工宏程序

R1=100 ;(起点)

R2=-300;(螺纹长度)

R3=32;(螺距)

R4=24;(槽宽)

R5=5;(刀宽)

R6=2434;(螺纹外径)

R7=2400;(螺纹底径)

R11=1 (Z轴窜刀次数)

R12=0.5；(X向吃刀深度，半径)

R14=45；（角度）

R13=(R4-R5-R12)/(TRNUC((R4-R5-R12)/R5) 1)；（Z向每次位移）

R8=R6-R12*2 (X轴起刀点)

R10=R6 100 (X轴退刀点)

G90G95M3S14; ()

G0X=R10 Z=R1

AA:

G0Z=R1-R12

X=R8

G33 Z=R2 K32 SF=0

G0 X=R10

R1=100-R13*R11

R11=R11 1

IF R11lt;=TRNUC((R4-R5-R12)/R5 1 GOTOB AA

R12=R12 0.5

R8=R6-R12*2

R13=(R4-R5-R12)/(TRNUC((R4-R5-R12)/R5) 1)

R1=100

R11=1

IF R8gt;=R7 GOTOB AA

M30 ；（2016.12.16;13.32H）