8.5　数控铣削刀具与刀位点的确定

1.刀具的选择 原则应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择的原则是适用、安全、经济。

（1）适用：要求所选择的刀具能达到加工的目的，完成材料余量的去除并达到预定的加工精度。粗加工时，选择直径足够大并有足够切削能力的刀具快速去除材料余量；在精加工时，为了能把结构形状全部加工出来，要使用较小的刀具，加工到每一个角落。

（2）安全：指在有效去除材料余量的同时，不会产生刀具的碰撞、折断等。在加工过程中要保证刀具及刀柄不与工件相碰撞或者挤擦，以免造成刀具或工件的损坏。

（3）经济：指能以最小的成本完成加工。在同样完成加工的情形下，选择相对综合成本较低的方案，而不是选择最便宜的刀具。刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，在大多数情况下选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高则可以使总体成本降低，产生较好的效益。

2.常用刀具的种类、结构和特点

（1）钻削刀具：有小孔、短孔、深孔、攻螺纹、铰孔刀具等。

在数控铣床和加工中心上钻孔都是无钻模直接钻孔，一般钻孔深度约为直径的5倍。由于加工细长孔时刀具易于折断，因此要注意冷却和排屑。

图8-15所示为整体式硬质合金钻头，如果钻削深孔，冷却液可以从钻头中心引入。为了提高刀具的寿命，刀片上涂有一层碳化钛，它的寿命是一般刀片的2～3倍，使用这种钻头钻箱体孔，比普通麻花钻要提高工作效率4～6倍。

在钻孔前最好先用中心钻钻一个中心孔，或用一个刚性较好的短钻头划窝，解决在铸件毛坯表面的引正等问题。划窝一般采用直径8～15mm的钻头，如图8-16所示。

当工件毛坯表面非常硬，钻头无法划窝时可先用硬质合金立铣刀，在欲钻孔部位先铣一个小平面，然后再用中心钻钻一个引孔，解决硬表面钻孔的引正问题。(www.daowen.com)

（2）铣削刀具：铣削加工刀具种类很多，在数控铣床上常用的铣刀主要有以下几种。

1）面铣刀：主要用于立式铣床上加工平面、台阶面等。面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，多制成套式镶齿结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体材料为40Cr。图8-17所示为可转位式硬质合金面铣刀。它将可转位刀片通过夹紧元件夹固在刀体上，当刀片的一个切削刃用钝后可直接在机床上将刀片转位或更换新刀片。

面铣刀铣削平面一般采用两次走刀。粗铣时沿工件表面连续走刀，应选好每一次走刀宽度和铣刀直径，使接刀刀痕不影响精切走刀精度，当加工余量大且不均匀时铣刀直径要选小些。精加工时铣刀直径要大些，最好能包容整个加工面的宽度。

2）立铣刀：数控铣床上用得最多的一种铣刀，主要用于立式铣床上加工凹槽、台阶面等，其结构如图8-18所示。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。立铣刀端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。图8-18所示的直柄立铣刀分别为两刃、三刃和四刃的铣刀。

3）模具铣刀：由立铣刀发展而成，主要用于立式铣床上加工模具型腔、三维成形表面等。它可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平形直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满了切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。图8-19所示为高速钢制造的模具铣刀，图8-20所示为用硬质合金制造的模具铣刀。小规格的硬质合金模具铣刀多制成整体结构，ϕ16mm以上的多制成焊接或机夹可转位刀片结构。

曲面加工常采用球头铣刀，但当加工曲面较平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采用圆弧端铣刀（图8-19b）。

4）键槽铣刀：主要用于立式铣床上加工圆头封闭键槽等。如图8-21所示，键槽铣刀有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃。键槽铣刀可以不经预钻工艺孔而轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。

5）镗孔刀具：分精镗和粗镗两种刀具。在加工中心上进行镗削加工通常采用悬臂式加工，因此要求镗刀有足够的刚性和较好的精度。在镗孔过程中一般采用移动工作台或立柱完成Z轴方向进给（卧式），保证悬伸不变，从而获得进给的刚性。

加工中心常用的精镗孔刀具为图8-22所示的精镗微调刀杆系统。大直径的镗孔加工可选用图8-23所示的可调双刃镗刀系统。镗刀两端的双刃同时参与切削，每转进给量大，效率高，同时可消除切削力对镗杆的影响。

3.刀位点的确定 刀位点指刀具的定位基准点。立铣刀、端铣刀的刀位点是刀具轴线与刀具底面的交点，球头铣刀刀位点是球心点或球头顶点，镗刀、车刀的刀位点是刀尖或刀尖圆弧中心，钻头的刀位点是钻尖或钻头底面中心，线切割的刀位点则是线电极的轴心与零件面的交点。常见刀具的刀位点如图8-24所示。