在现代工程和应用中，使用立铣刀已变得极为重要。本指南旨在提供有关立铣刀使用、类型、实际应用和在最短时间内实现最大性能的技术的详细知识。我们将重点介绍立铣刀设计参数和相关切削参数的作用，概述为什么可以在保持加工活动质量范围的同时提高产量。此类文章将为新手和专业机械师提供关于如何在加工工作中改进立铣刀使用的实用知识。
什么是立铣刀？它是如何工作的？
立铣刀的功能概述
立铣刀是一种旋转刀具，是铣床的部件，可旋转到工件上以去除其材料。立铣刀也可产生具有圆形尖端的复杂形状。它具有连接到轴上的锋利边缘，适合水平和垂直维持操作。除了钻孔（其主要功能）外，立铣刀还能够执行一系列操作，包括开槽、轮廓加工和仿形加工。立铣刀的效率取决于其几何形状，例如凹槽布局、螺旋度和尺寸，这些几何形状与刀具的切削速度、最终光洁度和耐用性有关。
立铣刀与钻头有何不同？
立铣刀和钻头之间存在显著差异。例如，钻头的设计目的是通过垂直方式去除材料来钻孔，而立铣刀也可以横向或横向切割表面，这使得更多的操作成为可能，包括铣槽、轮廓加工和仿形加工等。此外，立铣刀的设计使得它们在刀具长度周围具有刀片或切削刃，这提高了加工过程中的排屑效率，而钻头只有一个切削刃。铣削时的这种旋转和运动确保比使用钻头时获得更精确、更精细的表面。
了解不同类型的立铣刀
- 平端铣刀： 顾名思义，这种刀具的末端是平的。它主要用于精加工阶段，因为它可以提供良好的光滑表面，也用于挖槽和轮廓加工过程中。
- 球头铣刀： 该立铣刀采用圆形尖端设计，用于 3D 轮廓加工，其中形状的曲率可以随着复杂角度的呈现而逐渐变化，特别是在更精确的形状（例如模具）中。
- 倒角立铣刀： 倒角立铣刀清除或倾斜边缘以构建不垂直于连接面的边缘。
- 圆角立铣刀： 这种立铣刀切削刀具在切削端轴的拐角细节上具有较大的圆半径，可防止材料在铣削过程中崩裂，从而扩展其在不同领域应用的用途。
- 锥形立铣刀： 锥形立铣刀具有圆锥形状，可以利用拔模斜度和角度在物体内制作不同的陡峭角度和极端角度。
- 粗加工立铣刀： 粗铣刀专为快速去除材料而开发，它将完成大部分切削工作，快速去除使用镗铣刀后将被去除的工件的任何大量部分。
为不同项目选择立铣刀：实用指南。
选择立铣刀时应牢记的事项。
- 材料： 立铣刀应具有合适的材质，例如用于软金属的高速钢 (HSS) 和用于可承受硬质材料的碳化物。
- 直径： 直径主要取决于切削深度以及所需的特征尺寸精度，因此在选择时应小心谨慎。
- 笛数： 还应检查凹槽，因为在粗加工操作中，较少的凹槽有助于去除碎屑，而较多的凹槽往往会产生更精细的表面处理。
- 涂层： 重要的涂层包括 TiN 或 TiAlN，它们可以延长工具的使用寿命同时降低其阻力。
- 切割角度： 还需要确定操作中独特应用切割的角度，因为这会增加可实现的表面丝和碎屑。
- 应用： 确定特定操作所需的立铣刀类型，是否需要粗加工、精加工或特殊的轮廓加工工作。
了解各种可用的立铣刀涂层
立铣刀涂层可显著提高刀具性能并延长刀具寿命。一些已知的涂层包括：
- 氮化钛（TiN）：通过减少摩擦和增强耐磨性来延长工具的使用寿命；非常适合常见的铣削应用。
- 氮化铝钛（TiAlN）：良好的切削刀具材料，适用于热量积聚可能很强烈且切削高强度材料的情况。
- 氮化锆（ZrN）： 具有相当好的滑动特性，并具有较高的切屑流动抑制能力；主要用于有色金属用途。
- 金刚石涂层：最适合切割非常坚硬的材料；它使工具非常耐用，但必须小心处理工具。
- 六方氮化硼（hBN）： 设计用于在磨损严重的环境中进行切削操作，例如精加工操作。
为您的立铣刀选择合适的涂层突出了涂层对加工效率、刀具寿命和加工部件整体质量的影响。
高速钢立铣刀与硬质合金立铣刀：该选择哪一个
高速钢和硬质合金外壳都应考虑几个方面，包括材料使用、切削速度和刀具寿命。高速钢冲头和类似设备通常更便宜，在磨削时更小巧、更笨重，因此它们适用于较软的基材和较慢的生产线机械。尽管如此，与硬质合金相比，它们仍然具有较低的耐磨性和耐热性。另一方面，硬质合金制成的埋头孔立铣刀硬度更高，在高速条件下工作得更好，尤其是在加工硬质材料时。由于硬质金属工具使刀具远离暴露的高温，因此切削刀具温度的升高在工作时得到缓解。最终，决定应取决于要完成的工作的性质、成本以及对这些零件表面光洁度的期望。
如何有效使用立铣刀
如何准备铣床进行操作
- 进行校准： 在操作之前，请正确设置并调平铣床，检查其定位是否存在偏差。
- 安装立铣刀： 将选定的立铣刀定位并锁定在主轴上，确保其固定牢固，以避免从主轴上滑落。
- 设置主轴转速： 根据要加工的材料类型和所选立铣刀的参数确定主轴转速，如有必要，安装并启动冷却系统。
- 设置进给速度： 选择符合材料和立铣刀材质以及所选立铣刀规格的进给率，以实现高效的切削动作。
- 控制工具移动： 确保刀具路径正确，考虑到工件的尺寸，这样就不会发生刀具/工件碰撞并且可以精确地完成加工。
- 冷却液应用：如果需要冷却液，则必须在切削过程中准备好冷却液，以帮助操作员通过冷却来延长刀具的使用寿命。
工程铣削加工技术
- 面铣削： 将立铣刀垂直于工件表面。以规则、稳定的线性进给完成工作，不要切得太深。
- 槽铣削 使用适当宽度的立铣刀来适应给定的槽。工件始终被固定住，以使其在工作期间不会移动。
- 轮廓铣削： 为此目的，应配备球头铣刀。根据切削性质，修改主轴转速和进给，使工件表面更完美，同时保持刀具上的冷却液，防止其偏斜。
- 插铣： 对于垂直操作，可使用中心切削型立铣刀进行这种切削。初始切削时，应将进给率降低约 50%，以防止崩刃。
- 键槽铣削： 将立铣刀的中心精确对准键槽的起始位置。所有通道的深度应相同，以确保尺寸精度。
- 圆形铣削： 此操作使用旋转工作台来创建圆形轮廓。为实现此目的，应以稳定均匀的速度将立铣刀插入到适当的深度。
操作立铣刀时最容易出错的常见部件
- 错误的工具选择：在加工过程中，如果使用不符合特定材料特性的立铣刀，其性能将会很差或很快磨损。
- 错误的进给率： 如果进给速度过高或过低，都会对切割的质量和精度产生不利影响，增加刀具折断的风险，并损坏工件。
- 忽视工具：忽视立铣刀的检查和维护将导致切削效率的损失和生产表面质量的下降。
- 夹紧定义不正确： 如果工件的预期设计与所需的夹紧不相吻合，则工件加工过程中就会产生运动，从而导致尺寸不准确。
- 芯片拒绝： 切屑会带走切削刀具并阻碍切削路径，导致过热和切削效率低下。
- 不使用冷却液： 工具在必要时可能会在操作过程中失去冷却，因此，在没有冷却液的情况下工作可能会导致工具在热量过高时崩溃。
管理和提高立铣刀使用寿命的有效性
关于如何正确清洁和存放立铣刀的实用技巧
- 打扫： 每次铣刀加工后，应使用软刷或无绒布清洁立铣刀，以清除切屑和其他垃圾。对于顽固的刀具，使用轻质清洁剂或溶剂作为研磨剂可能会损坏刀具表面。
- 检查： 立铣刀应定期检查磨损、破损甚至切屑情况。任何属于上述类别的刀具，如果更换成本低于加工精度的价值，则应更换。
- 贮存：将立铣刀放在专用刀架或保护套中可以避免物理损坏。请注意正确排列它们以避免相互接触。
- 湿度控制： 高速钢立铣刀通常容易生锈和腐蚀，因此应维护干燥机以确保工具完全干燥。
- 避免振动将立铣刀存放在容易受到振动的狭小空间内。振动会成为寻找立铣刀时的一个问题，因为随着时间的推移，它们会错位，并且会对立铣刀造成陈旧损坏。
立铣刀条款和条件
切削速度和进给率等切削方式以及工件材料特性在很大程度上影响立铣刀的磨损。过度加工产生的高温可能导致刀具软化，而切屑排出不足则会导致切屑堆积和/或不必要的磨损。工件也会影响磨损；这与切削刃磨损有关，如果切削材料是硬化钢，则磨损会更快。衡量刀具状况并根据需要改变加工条件以最大限度地减少磨损至关重要。
立铣刀的刃磨和修整说明
- 查找磨损模式： 可以检查切削刃的几何形状是否磨损，以确定磨锐后可以对其进行什么处理。
- 适当的砂轮选择：选择适合立铣刀材料的砂轮。在切削操作中强制使用冷却液可能会破坏使用金刚石砂轮加工硬质合金刀具的常见做法，因为氧化铝砂轮可以很好地磨砺高速钢。
- 使用直角保存：在磨削刀具时，磨削间隙角和后角应保持在制造商的规格范围内，以保持切削力。
- 研磨温度控制： 通过在切削过程中使用冷却液或间歇地使用切削刀具，尽量限制磨削过程中刀具材料的加热，以避免因温度而导致的变形和退化。
- 检查刀具直径： 每次磨锐循环后测量直径，以确定符合所需规格并确保加工过程中的尺寸精度。
解决此类别中立铣刀的常见问题。
确定并避免闲聊。
这种颤动是指加工过程中切削刀具剧烈振动，导致表面质量差和刀具寿命缩短。要检测颤动，请聆听重复的噪声是否在末端变宽，并寻找工件表面的异常情况。
- 修改参数：降低主轴速度或增加进给有助于减少振动。
- 啮合刀架： 可以通过使用刚性刀架或应用防振系统来提高稳定性。
- 选择工具角度： 通过选择专为操作设计的具有特定几何形状的适当工具可以减少振动。
- 增加工作支持：提供足够的工件支撑和夹具刚度对于稳定刀具加工过程至关重要。
防止材料在刀具锋利边缘堆积的策略
切削刃上积聚的材料会降低切削效率和表面质量。为了防止出现此问题，请考虑采取以下措施：
- 选择最佳切削条件： 选择适合工件的速度、进给率和切削深度，以限制产生的热量和材料粘连的程度。
- 采用涂层切削刀具： 考虑使用带有磨料涂层的工具，这将大大减少粘附力，同时提高工具的耐磨性。
- 冷却液的有效使用： 使用适当的切削液，以降低加工过程中的温度和消除切屑。
- 使用适当的工具维护： 检查并清洁工具，并检查是否有任何材料堆积的初始迹象，以便在适当的时候进行处理。
完成质量问题
为了确保成品质量，应考虑以下问题：
- 评估工具状况： 定期评估切削工具的性能，以确定它们是否变钝或损坏，因为这种损害会大大增加表面光洁度的挑战。
- 优化工艺参数： 改变进给速度和切削深度以达到可以重现改善的表面质量的切削条件。
- 检查工件刚度： 确保不会因固定装置和夹具不足而引起振动，因为振动会影响表面特性。
- 使用合适的润滑剂： 使用正确的润滑剂可以帮助减少摩擦并提高整体效果。
- 控制外部条件： 控制加工过程环境的温度和湿度，以避免材料不一致。
参考来源
常见问题 (FAQ)
问：什么是立铣刀？它与一般钻头有何不同？
答：立铣刀是一种专门用于铣削的精密工具，是用于数控系统操作和铣削的一种切削工具。而普通钻头则最常用于钻孔。立铣刀可以沿多个轴进行切削，从而实现许多加工。它们适用于钻孔、制作平面、沿旋转方向刮削和切入式切削，因此可用于各种铣削加工。
问：如何确定我的立铣刀有多少个刃口才够用？
答：立铣刀的刃数决定了其强度和用途。通常，在粗车削或切削较软材料时使用刃数较少的立铣刀（2-3），而刃数较多的立铣刀（4 或更多）可产生更高质量的表面，但不太适合加工软材料。在决定要放置的刃数时，请考虑您的材料、切削速度和所需的光洁度。
问：在钻床上使用立铣刀可以吗？
答：必要时，钻床可能会使用立铣刀，但这种情况很少见。立铣刀沿机身侧面去除材料，主要用于 CNC 铣床或手持式铣床。钻床没有足够的刚性控制来进行重型铣削加工，因此效率可能很差，还可能出现安全问题。
问：什么是中心切削立铣刀和非中心切削立铣刀？
答：中心切削立铣刀的刀片可到达刀具端面的核心。这使得这些刀具可以像钻头一样插入物体中。这样，可以制作平底孔，甚至可以更轻松地在工件中间进行切割。非中心切削立铣刀没有这种能力；因此，它们必须从材料外部而不是内部进入。
问：如何找到立铣刀的切削速度和进给速度？
答：决定切削速度和进给率的因素之一是被切削材料的厚度、立铣刀的直径和槽的数量，以及所需的表面光洁度。写出特定于刀具和被切削材料的切削速度图表，并根据刀具制造商进行修改。明智的做法是始终谨慎行事，从低速和低进给开始，评估刀具的磨损和切削质量，然后再进行更深入的强力加工。
问：您在市场上遇到过哪些不同类型的立铣刀？您会用它们来做什么？
答：方头立铣刀可用于加工平面和尖角，而球头立铣刀则是加工三维形状或圆形轮廓的理想选择。还有圆角立铣刀，它有助于增加边缘的半径，而粗加工立铣刀则用于快速切割材料。每种立铣刀对于最终用户来说都有其用途；因此，请根据给定项目的要求进行选择。
问：可以采用什么技巧或方法来确保立铣刀不会快速磨损？
答：使用立铣刀时，必须避免进行过深或过浅的切削。根据当前工件材料保持正确的速度和进给，采用适当的切屑清除技术，在需要时使用冷却液，不要将非中心切削立铣刀插入。避免使用不良的存储方法，仅将正确的工具用于正确的用途，并经常进行磨损检查。遵循这些做法，额外的刃口和相关因素可以延长工具的使用寿命。
问：立铣刀的特点是什么，受影响的材料有哪些？
答：它们是机加工刀具，能够加工多达十几种材料。除了金属及其合金（包括铝、钢、钛等材料）外，它们还可以是塑料、复合材料、木材甚至更厚的材料。这主要取决于所用立铣刀的构造，例如是高速钢立铣刀还是 硬质合金立铣刀，甚至是立铣刀上的涂层。请阅读制造商的说明，以防止损坏以及了解任何立铣刀的预期用途。
