圆角立铣刀，也称为 牛鼻立铣刀是精密加工工具。它们可用于提高工件的耐用性，尤其是在处理硬质或磨料材料时，通过给工件提供圆角，使其更坚固且更不容易碎裂。这不仅有利于延长工具的使用寿命，还有利于提高表面光洁度和尺寸精度。在这篇文章中，我们将讨论圆角立铣刀的不同方面，例如它们的设计和选择材料的考虑因素等，最后总结一些技巧，让您了解如何通过这些领域的知识以更快、更好地铣削零件，同时从中获得更多收益！
什么是圆鼻立铣刀？
了解牛鼻立铣刀的设计
圆角立铣刀与其他方形立铣刀不同，因为它具有圆角半径。该半径通过均匀分布切削力使立铣刀更坚固，从而降低了刀具断裂的可能性并延长了其使用寿命。根据特定的加工需求，圆角半径通常有各种定制选项。此外，由于其几何形状，它通过减少振动引起的颤动并在切削路径之间提供更好的过渡来提高表面光洁度质量。一般来说，这种设计非常适合高精度操作，特别是在航空航天、汽车以及模具制造领域，这些领域加工和精加工材料的完整性至关重要。
圆鼻铣刀和方头铣刀之间的区别
圆角铣刀和方头铣刀的设计不同，其最佳特点在于其刀尖的几何形状和应用。
牛鼻立铣刀：
- 圆角半径： 具有半径从 0.5 毫米到 6 毫米不等的圆角。这使它们能够更均匀地分配切削力，从而最大限度地减少应力集中。
- 表面处理： 它们可以限制引起加工操作中颤动的振动，从而产生更好的表面效果。它还有助于实现切削之间的更平滑过渡。
- 强度和寿命： 弯曲的形状增加了强度，减少了在连续使用或在高负荷条件下工作时工具断裂的可能性。
- 应用： 这些类型适用于需要在严格公差空间内进行精确切割的领域，例如航空航天工业等；通常用于粗加工和精加工过程中，此时必须保持内角完整性和表面光洁度质量。
方形立铣刀：
- 角几何： 具有直边，形成 90 度角的锐点，从而使其能够直接插入材料中，在切口底部形成精确的直角。
- 表面处理： 与圆角刀头不同，由于工具颤动的可能性增加，这些刀头可能会产生更粗糙的表面。
- 强度和寿命： 由于应力集中在这些尖锐点周围，因此经常会发生碎裂或磨损，导致它们比在正常运行条件下随着时间的推移更圆润的其他部分更快地变脆。
- 应用： 它们主要用于通用铣削，例如开通孔；然而，在制作平底槽（其中内角根本不需要任何半径）时它们也能很好地工作。
每个机械师都应该能够通过考虑各种技术参数和设计方面来选择适合其特定需求的立铣刀类型，从而优化性能并延长刀具的使用寿命。
为什么选择圆鼻立铣刀？
铣削中圆角半径的优势
铣刀的圆角端角半径在铣削操作中具有多种优点：
- 强化工具： 圆角可使应力均匀分布，从而防止工具破损并延长其使用寿命。
- 表面光洁度更好： 它可避免颤动，从而使道次之间的过渡更加平滑，表面光洁度更高。
- 碎裂风险低： 这些圆边不易被剥落，从而保持工件和工具的完整性。
- 提高进给率： 更高的稳健性可以在不牺牲精度的情况下实现更高的进给，从而提高整体生产率水平。
- 适应性： 它可以用于不同的材料或应用，但更适用于需要高精度和优异的表面光洁度的应用。
适合圆鼻立铣刀的应用
圆角立铣刀是一种非常动态的工具，可用于许多不同的应用。以下是几个示例：
3D 轮廓和剖面图：
- 参数： 根据所要加工材料的复杂程度或硬度，使用 0.5 毫米到 3 毫米之间的角半径。
- 理由： 圆角半径可增加刀具寿命并实现创建复杂形状所需的更平滑的过渡。
开槽和挖槽：
- 参数： 进给速度理想情况下应在 0.1 毫米/转 - 0.4 毫米/转范围内，而切削速度根据工件材料最高可达 150 米/分钟。
- 理由： 由于圆角立铣刀可以实现更快的进给且没有崩刃风险，因此适合在各种材料中进行高效开槽或挖槽。
表面处理：
- 参数： 为了获得更好的表面效果，应将较低的切削深度（最多 0.5 毫米）与更细的进给速度相结合。
- 理由： 当颤动最小化时，这些铣刀可以产生良好的表面光洁度，特别是在最后的加工过程中，此时表面质量是最重要的。
模具工作：
- 参数： 根据所加工材料的类型（钢与铝），使用 50m/min-100m/min 的速度以及适当的进给速度。
- 理由： 圆角立铣刀的坚固性，加上其精确的切割能力，使它们成为需要在更高切削条件下进行精密加工操作的模具制造工艺中不可缺少的工具。
总之，如果机械师选择正确的技术参数并利用圆角立铣刀的优势，那么他们可以在铣削过程中实现最高的生产率和质量。
最佳性能参数
选择正确的硬质合金等级
为了在铣削过程中获得最佳性能，选择正确的硬质合金等级非常重要。影响硬质合金等级选择的因素有很多，例如被加工材料的硬度、切削速度和所需的进给率等。例如，在处理铸铁或高温合金等磨蚀性材料时，应使用耐磨性更高的硬质合金等级，而对于铝等较软的金属，坚韧且耐崩裂的等级更为合适。此外，高级涂层等级（例如 TiAlN 或 AlTiN）可通过在加工过程中减少摩擦和消除热应力来延长刀具寿命并提高性能。通过选择适合特定切削条件的适当硬质合金等级，可以大大延长加工过程中使用的工具的使用寿命。
进给和速度的重要性
正确选择进给和速度对于最大限度地提高铣削性能和延长刀具寿命非常重要。正确设置这些值可确保有效消除材料，防止刀具快速磨损并获得预期的表面光洁度。
进给速率：
定义： 进给率是指主轴旋转一圈时切削刀具行进的距离。
参数：
- 对于钢铁： 通常为0.04 – 0.12毫米/齿。
- 对于铝： 通常为 0.08 – 0.40 毫米/齿。
- 理由： 所加工材料的硬度和韧性决定了进给率的调整。例如，对于铝等较软的材料，可以使用更高的进给率来提高生产率。
切割速度：
定义： 切削速度可以定义为切削刃穿过工件材料的速度。
参数：
- 对于钢铁： 50至150米/分钟。
- 对于铝： 150至600米/分钟。
- 理由： 当处理需要更快加工的软材料时，为了节省时间，应该以高速进行，而当加工较硬的物体时，低速可以防止工具过度磨损。
正确使用这些参数需要在它们之间找到平衡，以使速度和进给不会过大或过小，从而避免出现偏斜、振动或热损坏等问题。正确设置这些变量可提高加工性能并延长刀具寿命。
正确的刀柄选择
为了实现稳定、高效的铣削操作，选择合适的刀柄至关重要。以下是选择合适的刀柄时应考虑的一些因素。
直径:
- 增加刀柄直径可增强其刚性，从而减少切削时的挠度和振动。
- 大多数情况下，选择能够适合刀架或夹头的最大直径。
长度：
- 应尽可能避免使用较长的柄部，以减少悬伸，从而增强刀具的稳定性。
- 如果柄部长度超过一定限度，刀具振动会引起更大的偏转，从而影响刀具的表面光洁度和使用寿命。
材料：
- 应使用硬质合金制成的刀柄，因为它们足够坚硬且耐磨，适合高速应用。
- 低速操作可能需要具有足够韧性的钢柄以满足许多通用用途。
公差与配合：
- 重要的是，任何给定支架的尺寸与其各自的直径之间要精确匹配，以便在操作过程中不会发生侧向移动。
- 相对于其相应直径，刀柄之间的公差越小，同心度就越高，从而有助于提高加工精度和表面光洁度质量。
当操作员考虑到选择合适刀柄的这些因素时，他们的生产率将通过更好的加工性能显著提高，从而延长各种刀具的使用寿命。
常见问题及其解决方案
防止立铣刀损坏
防止立铣刀损坏包括一些关键做法，例如：
正确选择工具：
- 选择适合工件材料的立铣刀有助于减少磨损。
- 选择能够减少摩擦和热量产生以延长工具寿命的涂层。
理想的切削参数：
- 遵循建议的切削速度和进给将防止刀具应力过大。
- 使用适当的进给率可确保良好的切屑流动，从而有效排出而不会造成堵塞。
充足的冷却和润滑：
- 应采用冷却系统来散热并最大限度地减少热损伤。
- 使用合适的润滑剂有助于降低摩擦水平，从而减少机械加工操作过程中使用的工具的磨损。
定期维护检查和检验：
- 每次使用立铣刀前，务必检查其是否有磨损或损坏的迹象。
- 在必要时更换或重新研磨工具，以确保它们始终保持足够锋利，从而进行精确切割。
使用正确的刀架：
- 确保使用牢固夹持的刀架，以减少在加工过程中夹持工具时的跳动振动。
- 确保刀架和立铣刀的切削刃之间的同心度，以免不均匀的力导致加工表面不平整。
处理不良表面光洁度
为了解决表面光洁度差的问题，必须考虑以下因素：
切削刀具的状况：
- 确保切削工具锋利且无损坏。
- 磨利或更换磨损的工具以确保其切割效果良好。
切割参数：
- 切割速度： 根据所加工的材料和所进行的加工操作类型调整切割速度。如果速度太快，会产生更多热量，导致表面出现各种缺陷。
- 进给速度： 仔细调整速度，以实现切割效率和精加工的平滑度。通常降低速度可获得更好的精加工效果。
刀具路径策略：
- 尽可能采用顺铣等方法，因为它们可以最大限度地减少刀具的偏转，从而提高表面质量。
- 确保路径得到优化，使得方向的突然变化更少，因为这可能会造成整个部分切割的力不一致。
刀柄品质控制：
- 确保刀架不仅完好无损，而且还能被机器牢固地固定住。
- 通过精确地调整和适当的对准来减少支架之间的不平衡和振动，同时保持它们之间的平衡，以便整个系统平稳运行，而不会产生任何摆动效应。
材料考虑：
- 选择材料时要考虑可加工性；有些材料可能需要独特的设备以及其他方法，以便在加工后获得理想的光滑表面。
- 在制造过程阶段，根据需要应用适当的涂层或热处理，以增强由不同类型的金属等制成的工件的表面光洁度性能。
冷却剂加润滑：
- 使用优质冷却剂和润滑油，以便在以高于此类操作通常使用的速度转动时降低由摩擦引起的热量。
- 实施高效的冷却液供应机制，确保始终有足够量的冷却液到达实际切割附近的近距离区域。
延长刀具寿命
为了使切削刀具的使用寿命更长，应遵循几个重要步骤：
- 正确的工具选择： 选择专为特定材料和正在执行的加工操作类型而设计的工具。使用高品质硬质合金或涂层工具可以提高其耐用性和性能。
- 优化切削条件： 将切削速度、进给率和切削深度保持在正确的范围内。坚持每个工具的推荐参数可大大减少磨损并延长其使用寿命。
- 充足的冷却和润滑： 确保使用适当的冷却或润滑方法，避免过热和摩擦。这样做有助于最大限度地减少热损伤以及切削刃的磨损。
- 定期工具维护： 建立严格的维护程序，检查磨损的部件、磨刀片的边缘（如适用）等，以使它们始终保持最佳状态。
- 平衡刀架： 正确平衡刀架并使其对齐；这将减少跳动，否则可能会引起振动，导致工具在使用过程中断裂。
- 正确储存： 将它们整齐地存放，不要杂乱，以免东西意外掉落在它们上面造成划痕或凹痕，从而影响它们以后的性能。专门为保护这些物品而制作的橱柜也非常有用。
在制造过程中采用这些最佳实践将提高企业对机器配件的利用率，从而减少停机时间并提高整体生产效率。
如何保养圆鼻铣刀、立铣刀？
定期检查和维护
定期检查和维护圆角立铣刀对于其性能和耐用性至关重要。首先要查看磨损迹象，例如切削刃是否已磨圆或已碎裂，并立即更换任何损坏的工具。定期磨刀以保持刀刃锋利。此外，每次使用后都要彻底清洁立铣刀，以清除可能妨碍其正常运作的材料。将它们正确存放在合适的刀架中，以防止意外损坏或污染。最后，不时将刀架与机器主轴对齐和平衡，以减少可能导致工具过早磨损的工具跳动。
锐化和修复
通过磨锐和修整，延长圆角立铣刀的使用寿命并保持其最佳切削能力至关重要。以下是一些说明可以采取哪些措施的步骤：
第一次评估：
- 考试： 注意明显的磨损迹象，包括碎裂、圆化或切削刃上的任何其他不规则现象。
- 测量： 使用千分尺等精确的测量仪器来测量边缘磨损，并确保尺寸在可接受的范围内。
锐化技术：
- 研磨： 使用适合此工具所加工材料的平面磨床或精密 CNC 磨床。对于硬钢立铣刀，通常使用带有金刚石或 CBN（立方氮化硼）磨料的砂轮。
- 角度维护： 根据制造商的建议保持正确的后角。通常，圆角立铣刀的主后角应在 5° 左右，而次后角应在 12-15° 之间。
修复规格：
- 边缘重建： 如果其边缘某处有明显损坏，请考虑使用喷砂或激光熔覆等技术进行重建，以便恢复其切割轮廓。
- 平衡： 经过磨刀过程后，确保这种类型的刀具是平衡的，以尽量减少跳动；您可以使用工具平衡机进行验证。
技术参数：
- 速度和进给率： 根据工具修复后给出的规格调整速度和进给率。通常建议值包括 150-250 米/分钟 (Vc) 的表面速度以及每齿的进给率，处理钢材时可为 0.1-0.2 毫米/齿 (fz)。
- 冷却： 在重磨过程中，始终使用适当的冷却剂/润滑剂，不仅可以避免与热相关的损坏，还可以提高在这些活动过程中实现的表面光洁度质量。
通过遵循所有这些技术参数以及分步说明，可以在修复过程中大大恢复圆角立铣刀的性能，从而保证其准确性和一致性，提供统一的结果。
根据您的需求选择合适的牛角立铣刀
选择时要考虑的因素
为确保最佳性能，在选择合适的圆角立铣刀之前，您应该考虑一些重要事项。首先，评估立铣刀的材料，可以是硬质合金或高速钢 (HSS)；每种材料都有不同的耐用性和耐热性。其次，检查所选产品的涂层；氮化钛 (TiN) 或氮化铝钛 (AlTiN) 等可用于涂覆工具，从而延长其使用寿命并减少工作时的摩擦。您还需要查看其切削几何形状，例如槽数和螺旋角等；这些应该根据您正在进行的材料类型和正在执行的铣削操作类型进行专门设计。最后，注意刀具直径与总长度的关系，以便它能够很好地适应用于铣削的机器以及这些机器中使用的任何其他特定要求。通过遵循所有这些要点，人们可以轻松选择一款在加工过程中发挥最佳作用的优质圆角立铣刀。
涂层立铣刀与无涂层立铣刀的比较
在涂层和无涂层圆鼻立铣刀之间进行选择时，必须认识到每种刀具的优点以及证明其用途合理的技术参数。
涂层立铣刀：
- 延长刀具寿命 – 氮化钛 (TiN) 或氮化铝钛 (AlTiN) 等涂层可减少磨损，大大延长工具的使用寿命。
- 减少摩擦 – 涂层减少了工具和材料之间的摩擦，从而产生更少的热量，进而最大限度地减少热损伤。
- 更高的切割速度 – 涂层立铣刀可承受更高的温度，因此可能具有更高的切削速度 (Vc)。典型涂层刀具的表面速度范围为每分钟 200-350 米。
- 硬质材料性能更佳 – 硬化钢需要比其他金属更艰苦的工作条件；因此，涂层立铣刀最适合用于此类材料，因为它们始终能保持其效率和准确性。
无涂层立铣刀：
- 廉价： 无涂层的比有涂层的便宜，这使得它们适合于成本最受关注且要求不高的应用。
- 适应性： 它们可用于通用机器，因为它们可以轻松处理不同类型的材料，如塑料和较软的钢材等，直至铝级加工操作。
- 降低切削速度 – 未覆盖端面应以较低的表面速度运行，以避免加工过程中因产生过多热量而导致高温上升，从而造成快速磨损。未覆盖工具的典型范围在每分钟 100-150 米之间。
- 简单： 那些没有任何材料覆盖的工具易于使用，因为在设置使用时不需要注意任何额外内容，因此适合于准确性不太重要的快速工作。
总的来说，是否应该选择涂层或不涂层取决于要加工的材料种类、所需的切削速度、所涉及的操作成本以及所涉及的具体铣削条件。覆盖类型通常会产生更好的结果。
常见问题 (FAQ)
问：什么是牛鼻立铣刀？
答：牛角立铣刀也称为半径立铣刀，具有圆形切削刃或圆角半径，可均匀分布切削力，防止损坏，从而提高刀具的性能和寿命。
问：圆角立铣刀如何改善钢材的切削性能？
答：圆角立铣刀设计用于钢材，因为它们具有圆边，可减少切削刃上的应力，同时均匀分布切削力，从而使刀具使用寿命更长并提供更光滑的表面。
问：与高速钢 (HSS) 相比，使用硬质合金立铣刀有哪些优势？
答：硬质合金立铣刀比高速钢 (HSS) 立铣刀更硬，耐热性也更好。这意味着硬质合金刀具在加工时可以实现更快的速度、更高的进给率和更长的刀具寿命，特别是在涉及硬质金属或其他类型不易磨损的材料等严苛应用中。
问：圆角立铣刀的刃数有何意义？
答：刃数会影响切屑去除和表面光洁度；例如，两刃立铣刀在切削铝等较软的材料时可以更快地清除切屑，而四刃立铣刀由于切削刃数量增加且去除切屑所需的刃距减小，可以在硬质金属上提供更精细的表面光洁度。
问：为什么圆角半径对于粗铣削操作很重要？
答：粗加工操作受益于具有圆角的角，因为这样可以减少沿切削刃的碎裂，同时将切削均匀分布在所有区域，从而能够在粗铣削操作中实现更高的进给率和更有力的进给。
问： 牛鼻立铣刀的颈部长度起什么作用？
答：颈部长度使其能够更深地进入工件，并允许在不受刀柄干扰的情况下进行底切，从而在复杂的加工过程中保持精度，在使用圆角立铣刀进行深底切时，必须通过避免刀架和刀柄之间的接触来保持精度。
问：立铣刀上的非晶金刚石涂层如何有利于切削性能？
答：非晶态金刚石涂层具有很强的耐磨性，并能最大限度地减少摩擦；因此，它们可以在涉及磨料或有色金属的切削操作中延长刀具寿命并提高精度。
问：圆鼻立铣刀的典型用途有哪些？
答：圆角立铣刀的典型用途包括模具加工、轮廓加工和仿形加工、半精加工/精加工操作，以及任何其他需要不惜一切代价避免粗糙的应用，因为它需要沿切削刃的碎裂最少，并留下光滑的表面光洁度。
问：哪里可以找到适合我的数控机床的高质量圆角立铣刀？
答：您可以从专门生产切削刀具的知名供应商/制造商（例如肯纳金属等）处获得优质圆角刀具；这些刀具具有不同的形状（几何形状）、涂层和材料，适用于各种加工要求。
问：选择圆角立铣刀时应考虑哪些因素？
答：选择过程中要考虑的主要问题是加工的材料、所需的表面光洁度、切削速度/进给速度与所用刀柄系统的兼容性以及特定应用所需的直径/刃口数量。
