【刀具讲堂】高手教你如何选用面铣刀？

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面铣刀及其平面铣削分类

面铣刀分成2大类，第一类是以钎焊方式将硬质合金刀片固定在刀齿上，然后把刀齿安装在铣刀刀体上，这称为镶齿式面铣刀；第二类就是将硬质合金刀片直接安装在铣刀刀体上，然后用螺钉等固定，这称为可转位机夹式铣刀。面铣刀有轴向前角和径向前角两个前角，根据被加工对象的材料和切削条件来选择两个前角的方向，即正、负或零。平面铣削方式一般分为以下几种：

普通面铣

面铣（见图4-11）是最普遍的铣削工序，可以使用许多不同刀具进行。具有45º主偏角的刀具最常用，但在某些工况下也使用圆刀片铣刀、方肩铣刀以及三面刃铣刀，如表4-7所示。

注：1. 薄壁和变形部分的面铣，针对工件和夹具的稳定性考虑主要切削力的方向，当铣削轴向刚性差的零件时，使用90°方肩铣刀，因为它将切削力的主要部分引至轴向。也可以使用轻型切削面铣刀，避免采用0.5~2mm的轴向背吃刀量，以使轴向力最小，使用疏齿刀具可使切入的切削刃数量尽可能最少。使用锋利的正前角切削刃，可以减小切削力，适用于薄壁和变形部分的面铣。

2. 使用面铣刀进行薄壁边缘铣应该将刀具放置在偏心位置，以在薄壁边缘上进行面铣工序。这样切削变得较平滑，切削力较均匀地沿薄壁传递，从而减小了振动危险，选择这些工序使用的刀具齿距，以保持总有一个刀片吃刀。使用尽量轻的刀片槽形（轻型代替中等载荷，或中等载荷代替重载）。选择较小的刀片半径和较短的平行刃带，以降低薄壁零件中的振动风险。使用低切削参数，小背吃刀量ap和低的每齿进给量fz。这些应用场合包括在大型龙门铣床、大功率铣床或加工中心上对重型锻造或热轧材料毛坯、铸件和焊接结构进行粗铣。

大进给铣削

对于大进给铣削（见图4-12）当使用具有小主偏角的刀具或使用圆刀片刀具时，由于薄切屑效应，可以以极高的每齿进给量（高达4mm/z）进行面铣。虽然背吃刀量被限制在2mm以内，但是极大的进给使它成为一种高生产率铣削方法，所需刀具选用如表4-8所示。

重载面铣

一般来说，重载面铣（见图4-13）需要去除大量的材料，同时产生高温和高切削力，面铣刀在全背吃刀量处主要切削刃承受重载，而当背吃刀量接近零时，磨蚀性氧化皮对圆角有磨损。

当使用磁性工作台夹紧工件时，产生的大量切屑通常会停留在刀具周围，因此会导致中断或部分排屑，以及切屑再切削，这些会危害刀具寿命。为了避免这种情况，要保持加工范围内没有切屑。通过增加背吃刀量防止易损刀尖与磨蚀性表皮和氧化皮摩擦，将表面接触点移动到刀片上较坚固的主切削刃。

重载面铣

所谓不等齿，是指有意按照不同尺寸设置面铣刀的切削刃（见图4-14）。例如6刃铣刀的等分原本应当保持60º的间距，而不等分方式则是将分割角度设置为65º、56º、59º、65º、56º、59º。之所以不等齿铣刀应用广泛，是因为在高速切削时，由于主轴高速旋转，如果刀具中存在不平衡量，它所产生的离心力将对主轴轴承、机床部件等施加周期性载荷，从而引起振动，这将对主轴轴承、刀具寿命和加工质量造成不利影响。而不等齿距立铣刀是一种新型高性能切削刀具，它能有效地抑制颤振，提高被加工表面质量。

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面铣刀的选用

加工平面工件的刀具主要是面铣刀，其切削刃布满端面和圆周。其中，端面的切削刃是副切削刃。面铣刀的直径较大，所以在选用刀具时通常把刀体和刀齿分开，达到能够长期使用的目的。

（一）面铣刀直径的选择

面铣刀直径的选择主要分三种情况：

（1）选用刀具时加工平面面积不大，要注意选择直径比平面宽度大的刀具或铣刀，就能实现单次平面铣削。在平面铣刀的宽度达到加工面宽度的1.3~1.6倍时，能有效保证切屑的较好排出及形成。

（2）加工平面面积大的时候，就需要选用直径大小合适的铣刀，分多次铣削平面。当中，由于切削的深度、宽度、机床的限制及刀片与刀具尺寸的影响，铣刀的直径会受到限制；

（3）工件分散、加工平面较小时，则选用直径较小的立铣刀进行铣削。为使加工效率最高，铣刀应有2/3的直径与工件接触，即铣刀直径等于被铣削宽度的1.5倍。顺铣时，合理使用3:2这个刀具直径和切削宽度的比值，将会确保铣刀在切入工件时有非常适合的角度。如果不能肯定机床是否有足够的功率来维持铣刀在这样的比值下切削，可以把轴向切削厚度分多次完成，从而尽可能保持铣刀直径与切削宽度的比值。

（二）铣刀齿数的选择

选用铣刀进行加工时，要考虑铣刀的齿数。如直径为100mm的疏齿铣刀只有6个齿，而直径为100mm的密齿铣刀却可有8个齿。刀齿的密集高低会影响生产效率的高低和产品质量的好坏。如果刀齿密集，生产效率就会提高，加工工件的质量也就会越好，不过刀齿密集也会导致切屑的排出不畅。根据刀齿的直径大小，可分为疏齿、密齿、细齿。

疏齿应用于工件的粗加工，其每25.4mm直径用1~1.5片刀片，容屑空间大，这种刀具能切削产生连续切屑的软材料的，选用大宽度、长刀片切削。密齿有利于平稳条件下加工，一般用于铸铁的粗加工，也适用于高温合金的窄切削、浅切削、和无需容屑空间时的切削。密齿应用于精铣，其轴向背吃刀量为0.25～0.64mm，每齿的切削负荷小，所需功率不大，如用于薄壁材料的加工。齿距的大小将决定铣削时同时参与切削的刀齿数目，切削期间应至少有一片刀片在切削，以免铣削冲击，导致机床的超负荷和刀具的损坏。

除此之外，刀片齿数的选择必须使得切屑适当卷曲并容易离开切削区，容屑空间不当将导致憋屑，损坏切削刃且可能损坏工件。同时，刀片又应有足够的密度以保证在切削期间的任何时候不止一片刀片在切削，如果不能保证这点，就会引起剧烈的冲击，这将导致切刀具的损坏、机床的超负荷、削刃的破裂。

（三）刀具角度的选择

刀具切削角度可以相对径向平面和轴向平面定位成正前角、负前角和零前角。由于零前角会引起整个切削刃同时与工件冲击，所以一般不采用。面铣刀角度的选择对平面铣削接触方式有影响，为了让刀具受冲击尽可能小，降低刀具破损的程度，避免STUV 的面接触方式，在考虑刀具切入角的同时，同时要将面铣刀的几何角度也考虑进去。轴向和径向前角的组合决定切削角，常用的基本组合方式包括：径向正前角和轴向正前角；径向负前角和轴向负前角；径向正前角和轴向负前角；径向负前角和轴向正前角。

径向和轴向前角都为负值（下简称“双负”）的刀具多用于铸钢和铸铁的粗加工，但要求刚性足够大和机床功率高。“双负”的刀片其切削刃强度高，能经受大切削载荷。双角均负的刀具还需要夹具、机床和工件的刚性高。

径向、轴向前角均正（下简称“双正”）的刀具由于增大了切削角，所以切削轻快且排屑顺利，但切削刃强度较差。该种组合方式适用于加工软材料和普通钢、不锈钢、耐热钢和铸铁等。

在工艺系统刚性不足、小功率机床以及有积屑瘤产生时应优先选用该种组合形式。

轴向正前角和径向负前角的组合，负的径向前角提高了切削刃的强度，而正的轴向前角则产生了一个剪切作用力。该种组合方式加工时切削刃抗冲击性能较强，切削刃也较锋利，因此适用于铸铁、钢和铸钢大余量铣削。

轴向负前角和径向正前角使断屑向中心以下方向，使得切屑会刮伤被加工表面，故排屑不佳。

（四）铣刀片的选择

平面铣削时铣刀片制备的选择也是一种考虑因素。某些加工场合选用压制刀片是比较合适的，有时也需要选择磨制的刀片。

粗加工最好选用压制的刀片，这可使加工成本降低。压制刀的尺寸精度及刃口锋利程度比磨制刀片差，但是压制刀片的刃口强度较好，对于粗铣，耐冲击并能承受较大的背吃刀量和进给量。压制的刀片前刀面上有卷屑槽，可减小切削力，同时还可减小与工件、切屑的摩擦，降低功率需求。但是压制的刀片表面不像磨制刀片那么紧密，尺寸精度较差，在铣刀刀体上各刀尖高度相差较多。由于压制刀片便宜，所以在生产上得到广泛应用。

对于精铣，最好选用磨制刀片，这种刀片具有较好的尺寸精度，所以切削刃在铣削中的定位精度较高，可得到较高的加工精度及较低表面粗糙度值。另外，精加工所用的磨制铣刀片的发展趋势是磨出卷屑槽，形成大的正前角切削刃，允许刀片进行小进给、小背吃刀量切削。而没有尖锐前角的硬质合金刀片，当采用小进给小背吃刀量加工时，刀尖会摩擦工件，降低刀具寿命。

以上内容来源机工刀具世界，节选自《数控刀具选用指南第二版》