HSS 立铣刀也称为高速钢，是工业和业余加工的重要组成部分。掌握它们的设计、用途和保养过程与实现其最佳性能和耐用性密切相关。本综合指南重点介绍 HSS 立铣刀的基础知识，提供有关其材料、几何配置和可能的操作收益的有用信息。本文的目的是为您提供足够的知识，使您能够做出明智的精密加工选择，从而提高生产率并保持成品的质量标准，无论您是经验丰富的机械师还是该领域的新手。
什么是 HSS 立铣刀？
高速钢
高速钢 (HSS) 是一类以在高温下保持硬度而闻名的工具钢。这一特性使 HSS 成为切削工具的理想选择，例如广泛用于铣削操作以从工件上去除材料的立铣刀。通常，HSS 立铣刀由包括钨、钼和铬的钢合金制成，具有出色的耐磨性和韧性。
不同的长笛配置
高速钢立铣刀的效率在很大程度上受排屑槽配置的影响。排屑槽是螺旋槽，用于从切削区排出切屑、改善切削作用并增强刀具强度。以下是一些最常见的排屑槽配置及其技术优势：
2 刃立铣刀
- 排屑： 最适合强力去除库存，并且在必须排出切屑的情况下至关重要。
- 表面处理： 由于切削刃较少，通常会导致表面更粗糙。
- 应用： 对有色金属材料和塑料进行开槽、挖槽或高速加工。
3 刃立铣刀
- 平衡： 这种类型可以看作是 2 刃排屑能力与 4 刃表面光洁度之间的权衡。
- 应用： 通常用于较软材料、薄壁工件的开槽作业，这些工件需要留有切屑间隙，但同时也要求有较好的表面光洁度。
4/5 长笛
- 表面处理： 由于去除材料时涉及许多额外的切削刃，因此它有助于产生质量更好的表面。
- 刚性： 间距更近的槽导程可提高刚性，从而降低刀具啮合期间的偏转。
- 应用领域：适用于精加工操作和铣削钢和不锈钢等较硬的材料。
6+ 长笛
- 表面处理和强度： 提供卓越的表面光洁度并提高工具强度或耐用性。
- 进给率： 由于每个齿在相同时间段（转）内执行的工作量比单个每齿刀具执行的工作量要小，因此可以在加工操作期间通过每转多个刀具支持更高的进给速度。
- 应用： 主要用于要求精确平滑度的精加工和半精加工。
选择合适的排屑槽配置取决于具体的加工要求和加工材料的性质。每种配置都有独特的优势，在决定哪种配置最适合实现排屑、表面光洁度或加工效率平衡时，应予以考虑。
常见的立铣刀应用
面铣
立铣刀最常见的用途之一是面铣；这涉及从工件表面切除材料以使其保持平整。通常，使用具有多个凹槽的刀具来实现最佳的表面光洁度。该技术适用于硬质和软质材料，并且通常使用具有超过 4 个凹槽的立铣刀来平衡切削效率和光洁度质量。
开槽
立铣刀通常用于开槽作业，即使用刀具在工件上开槽。一般来说，2 或 3 槽立铣刀最适合开槽，因为它们有助于高效清除切屑，从而降低堵塞风险，尤其是在加工较软的材料时。当需要创建键槽、凹槽和通道时，可以使用这种立铣刀。
轮廓
轮廓加工是指在工件上创建复杂的形状和轮廓，这通常需要高精度和出色的表面光洁度。根据加工材料的硬度以及最终光洁度要求，通常使用三、四或更多槽的立铣刀进行此过程。槽数越多，刚性就越强，同时将刀具的偏转降到最低，这对于实现精确的形状和复杂的细节至关重要。
这些示例证明了立铣刀在不同加工过程中的多功能性，从而强调了根据工作规范和材料特性选择合适刀具的重要性。
如何选择合适的立铣刀？
材料考虑因素：钢、铝等
为特定材料选择合适的立铣刀需要考虑几个因素。通常选择钴或高速钢 (HSS) 立铣刀，因为它们可以承受高温并保持锋利。同样，由于耐磨性，碳化物立铣刀在钢材上的使用需求量很大。对于铝，最好有 2 或 3 个槽端，这样切屑清除效率高，同时通过应用 TiN 和 ZrN 涂层减少粘连，以获得更好的表面光洁度。在加工复合材料和软材料时，具有适当几何形状和涂层的专用立铣刀是必不可少的，以避免磨损和分层。因此，被加工物质的硬度、加工的难易程度以及所需的最终表面类型将决定您应该选择哪种立铣刀；这样，您将在生产时间和使用寿命方面确保效率。
中心切割和非中心切割的因素
在选择中心切削和非中心切削立铣刀时，应考虑以下因素和技术参数：
业务性质
- 中心切削立铣刀 – 这些刀具的尖端有切削刃，可直接插入材料中。最适合开槽、插入以及轮廓铣削操作。
- 非中心切削立铣刀– 它们无法直接切入工件，通常用于不需要切入的侧铣、轮廓加工和精加工应用。
几何学：
中心切割：
- 刃口数量： 2 或 3。
- 切割角度： 包括能够直接插入的尖端角度。
非中心切割：
- 刃口数量： 通常会有更多长笛 (4 个或更多)。
- 笔尖设计： 利用平头或圆头优化侧切口。
这些几何差异确保中心切削立铣刀可以适应更广泛的操作，而非中心切削立铣刀则设计用于侧切应用，提供更好的表面光洁度和更小的切削力。
材料适用性：
- 中心切割： 适用于铝、塑料等较软的材料以及具有适当涂层（TiN、TiAlN）的钢和不锈钢等较硬的材料。
- 非中心切割： 适用于需要精加工操作的硬质材料，其中必须保持刀具位置，同时将风险偏转降至最低。
申请要求
中心切割：
- 多功能性： 需要具有多种功能的复杂加工过程。
- 换刀频率： 涉及切入和侧车削的操作可以减少频繁更换刀具的需要。
非中心切割：
- 精确： 由于其精确度水平，完成传递后可获得更好的结果。
- 表面处理： 通过优化侧切动作来获得令人满意的表面光洁度。
选择合适的刀具就是要将刀具的功能与操作要求相匹配。了解并应用这些因素可以大大提高加工效率并延长刀具寿命。
为什么长笛数量很重要
立铣刀的刀槽数量对加工过程和预期结果的实现有很大影响。刀槽数量影响切屑排出与材料去除的比率。刀槽数量越多（通常为四个或更多），表面越光滑，但会导致刀具更快磨损，并且由于切屑空间减少而产生更多热量，而刀槽数量较少（两个或三个）则可提供较大的切屑空间，从而最大限度地减少热量积聚，从而实现高进给率，从而使其适合用于软材料或有色金属。这些因素对于高效铣削至关重要，应考虑到正确去除工件上的切屑、延长切削刀具的使用寿命以及获得加工零件的高质量表面处理。
HSS 立铣刀的主要特点是什么？
直径和柄部尺寸的重要性
HSS 立铣刀直径和刀柄尺寸是直接影响性能和应用的关键参数。材料去除率、表面光洁度和刀具刚度取决于直径。它为粗加工操作提供更大的刚度，从而以更大的直径实现更高的材料去除率。另一方面，对于精细加工或复杂工作，较小的直径是首选。
刀具的稳定性和同心度由刀柄尺寸决定，刀柄尺寸代表夹在机床主轴上的刀具部分。较大的刀柄尺寸可提供更好的稳定性，从而最大限度地减少刀具偏转的可能性，这对于高精度加工任务的准确性至关重要。正确选择刀柄尺寸和直径对于优化切削性能非常重要；这将确保高效操作并最大限度地减少刀具磨损。
比较单端与双端
在比较单端和双端 HSS 立铣刀时，必须了解它们各自的设计特点、应用和优势。其中一种刀具的一端带有切削刃，而另一种刀具的两端都带有切削刃。
单端铣刀：
- 设计： 它的一侧带有切削刃。
- 优点： 由于它们整体较短，因此具有更大的刚度和强度。
- 应用： 它们适用于精度要求高的情况以及需要更高进给率的情况。
- 技术参数： 由于刀具偏转减少，通常更加坚固且材料去除率更高（最高可提高 10-15%）。
双端铣刀：
- 设计： 它位于切口的两侧。
- 优点： 由于每个工具都可以使用两次，因此减少了更换工具的频率，从而节省了成本。
- 应用： 它们适用于对切割机要求不高的工艺，同时也适用于寻求符合预算要求的成本节约。
- 技术参数： 与单面立铣刀相比，刚性较低。但是，每个切削刃的成本可降低约 50%。
选择单端铣刀还是双端铣刀取决于您想在加工中实现什么。对于高精度等目的，建议使用单端铣刀，而对于为了节省成本而完成的一般任务，如果使用双端铣刀则效果会更好。
专用切削刀具：球头、圆角刀具等
您还可以通过定制切削工具（例如圆角立铣刀和球头铣刀）来改进加工工艺。
球头：
- 设计： 它们具有圆形切削刃，可提高使用时的精度。
- 优点： 它们适用于建模模具生产所需的复杂三维形状和轮廓。
- 应用： 有时用于加工具有复杂几何形状和高尺寸精度的雕刻表面。
- 技术参数： 这些类型的切削刀具可以比其他刀具更快地去除材料，因为它们的切削速度更快，而且刀具表面的张力也不大。
圆角立铣刀：
- 设计： 这种铣刀的刃口是圆形或圆角的，非常适合对边缘和角落进行圆化。
- 优点： 它们有助于两个表面之间的平滑过渡，从而改善所加工工件的功能和美观。
- 应用： 它们的主要应用在于创建圆角、零件的弯曲边缘等。这是因为这些类型的特征可以减少材料内的应力集中、抑制断裂部分的形成等。
- 技术参数： 主要用于精加工操作，在为特定工件选择专用切削刀具时，美观度和强度都很重要。
其他专用切削刀具，如倒角铣刀、雕刻刀具、粗加工立铣刀等，进一步丰富了加工能力。每种变体都经过精心设计，以优化任务的各个方面，从精确的边缘加工到迅速消除大量材料。根据所需或其他期望的功能（如特定的表面处理或材料类型）选择特定零件的决定可以提高生产率，并显著影响先进制造设备的质量结果。
如何维护和重新锐化 HSS 立铣刀？
正确磨刀的步骤
初步检查：
- 视觉检查： 寻找磨损、损坏和材料堆积的迹象并检查立铣刀。
- 测量： 使用精密测量工具来验证立铣刀是否符合可接受的公差。
打扫：
- 清除杂物： 使用钢丝刷或超声波清洁器清除所有残留物。
- 表面处理： 确保切削刃上没有任何可能干扰磨刀过程的污染物。
磨砺过程：
- 工具设置： 将合适的夹头或支架固定到刀具和铣刀磨床上，用于立铣刀。
- 砂轮选择： 根据立铣刀制造所用的材料以及所需的光洁度选择正确的砂轮。
- 研磨操作： 仔细打磨切割边缘，使其具有正确尺寸的均匀角度。
精加工：
- 去毛刺： 去除研磨后留下的任何毛刺或锋利边缘。
- 最终检验： 再次检查它是否满足所需的公差和表面光洁度。
- 涂层： 如果存在，请重新涂抹任何可以重新涂抹的涂层，以提高工具的耐用性和其他性能。
文档：
- 保持记录中： 这应该捕获所有执行的锐化程序，包括加工过程中的初始条件、锐化过程之后与正常标准程序的特定偏差条件。
这些步骤可确保高速钢 (HSS) 立铣刀保持最佳状态，以便其能够在长时间内保持最佳运行。
储存和维护技巧
贮存：
- 远离潮湿： 为了防止生锈和腐烂，应将立铣刀存放在防潮的地方。可以使用干燥包或湿度控制柜来达到此目的。
- 保护性包装： 将铣刀放在原包装中或使用保护套，避免损坏切削刃。
- 有序性： 将立铣刀整齐地放在工具架或托盘上。在存储隔间上写上尺寸和类型，以便于查找。
维护：
- 定期检查： 定期检查材料堆积、磨损和撕裂情况。应在放大镜下检查切削刃。
- 正确处理： 处理时要小心保护刀刃，以免刀刃碎裂。必要时戴上手套，以免污染刀刃。
- 润滑： 为了延缓生锈，在存放这些铣刀之前，请涂上一层薄薄的防锈油，因为这可以最大限度地减少氧化和腐蚀，特别是在湿度较高的地方。
- 环境控制： 创建一个干净无尘的存储区域可防止任何可能影响工具性能的污染。
通过遵循这些有关存储和维护的提示，人们无疑将提高 HSS（高速钢）立铣刀的耐用性和效率。适当的维护可提高生产率，同时减少因工具故障而导致的停机时间。
何时更换立铣刀
及时更换立铣刀对于提高加工性能和生产效率至关重要。以下是一些需要注意的迹象。
- 切削刃钝： 当立铣刀开始出现磨损时，例如切削刃变圆或有缺口，它就无法有效地切削，因此会导致表面光洁度较差并且切削力更大。
- 性能下降： 每当切削效率明显下降（如进给速度降低、振动过大或工作温度升高）时，就应该检查立铣刀是否需要更换。
- 毛刺形成： 机械加工零件上的毛刺过多或表面粗糙可能表明立铣刀不再能够产生干净的切口。
- 工具常见故障： 如果刀具经常发生断裂或灾难性故障，这清楚表明立铣刀已经变得不可靠，因此应进行更换，以防止昂贵的停机和机器损坏。
定期检查并及时更换立铣刀可确保加工质量的一致性并延长刀具和机械的使用寿命。
HSS 立铣刀可以用于特定操作吗？
铣削加工中的应用
使用高速钢 (HSS) 立铣刀可以进行不同类型的铣削操作。它们可以用于粗加工，这涉及去除大量材料以完成必须具有较小公差和出色表面光洁度的加工。HSS 立铣刀在切割低碳钢、铝和塑料等较软材料时更有效，因为它们坚韧且不易碎裂。HSS 铣刀的使用寿命不如硬质合金立铣刀，但由于其灵活性和承受冲击的能力增强，它们在断续切削或刚性设置较少的切削中表现出色。因此，需要灵活性和成本效益的通用铣削工作可以通过 HSS 立铣刀来处理。
钻孔和切割键槽和凹槽的作用
HSS 立铣刀因其韧性和多功能性而非常适合钻孔和切割键槽和凹槽。在钻孔中，HSS 立铣刀用于通过减少颤动和偏转来创建精确、干净的孔，尤其是在使用铝或塑料等软材料时。对于切割键槽和凹槽，这些工具通过保持边缘锋利来提供可靠的性能；因此，工具断裂的可能性很小。
技术参数：
- 主轴转速： HSS 立铣刀的理想主轴转速范围为 500 至 5000 RPM，具体取决于加工所用的材料类型。对于较硬的材料，应使用较低的速度，以防止它们快速磨损。
- 进给速率： 所需的进给率可以在每齿 0.001 到 0.010 IPT 英寸之间，具体取决于被加工材料的性质以及所需的表面光洁度。
- 切削深度： 就开槽操作而言，高速钢立铣刀能够进行最多一个直径的深切。但是，开槽要求的深度通常在刀具直径的 0.25 至 0.5 倍范围内。
- 切割速度： 一般而言，对于金属而言，典型的 HSS 刀具的切割速度变化范围约为每分钟 50-150 表面英尺 (SFM)，而塑料的切割速度可能为 500 SFM 或更高，以便于经济地去除材料。
- 冷却液使用： 建议使用专门针对金属材料的水溶性冷却液或切削油，以延长机械寿命并提高机器性能。
通过遵循这些技术参数，使用 HSS 立铣刀进行钻孔、键槽加工或口袋切削时可实现高精度、良好的表面光洁度和刀具寿命。
仿形铣削和开槽的有效性
高速钢 (HSS) 立铣刀在轮廓铣削和开槽加工中真正展现出最高水平的生产率和可靠性。这是因为 HSS 立铣刀具有高韧性、良好的耐磨性，并且可以承受高温，这使得它们适用于不同类型的材料，例如低碳钢、铝和塑料。HSS 立铣刀轮廓铣削性能的优点在于，它们可以提供非常精确和光滑的表面，并具有精确的轮廓加工能力，从而实现精度。由于 HSS 立铣刀固有的刚性，可以减少刀具偏转，因此可以通过使用 HSS 立铣刀进行一致的材料去除来满足开槽操作标准。此外，当用于不同目的时，它们在线性几何形状和复杂几何形状中提供出色的表面质量和尺寸精度。因此，在许多情况下，HSS 立铣刀在线性和复杂几何形状中提供尺寸精度和完美表面处理的最佳组合。因此，HSS 立铣刀仍然是在轮廓铣削和开槽过程中实现高精度和耐用性的可靠工具。
常见问题 (FAQ)
问：4 刃高速钢立铣刀有哪些优点？
答：与 2 刃立铣刀不同，4 刃 HSS 具有更高的材料去除率和更好的表面光洁度。它们在切割不锈钢、钴和其他难加工材料时效率极高。
问：带槽中心切削立铣刀与非中心切削立铣刀有何不同？
答：槽型中心切削立铣刀具有多个刃口，当它开始立即下降时，这些刃口会切入工件。这一特点使其成为开槽或坡道加工等操作的理想选择。另一方面，非中心切削立铣刀需要导向孔或坡道下降运动。
问：什么时候应该使用硬质合金代替高速钢立铣刀？
答：硬质合金立铣刀比高速钢立铣刀更硬，切削速度更快，适合加工磨料，加工精度高。高速钢立铣刀价格便宜，用途广泛，适合通用铣削。
问：哪些应用最适合 2 刃立铣刀？
答：2 刃立铣刀留有足够的排屑空间，因此非常适合加工铝等较软的物质。此外，它们在开槽时也表现出色，并且在抗切屑能力和强度之间取得了合理的平衡。
问：切削直径对立铣刀的性能有何影响？
答：切除的宽度取决于切削直径。选择正确的切削直径对于确保适当的光洁度以及确保刀具在加工过程中不会偏转或过度磨损至关重要。
问：关于多刃立铣刀我需要了解什么？
答：从本质上讲，更多的排屑槽直接意味着更精细的表面光洁度和更高的材料去除率，就像四排或更多排屑槽铣床一样。这些是相当不错的最终加工工具，可用于加工尺寸必须精确的硬质材料。
问：使用立铣刀组有哪些好处？
答：立铣刀组有一系列立铣刀，确保在加工作业中有多种选择。这样做的目的是拥有完成不同任务所需的所有工具，而无需购买每台立铣刀，从而节省时间和金钱。
问：什么时候我应该选用超长端铣刀？
答：为了达到更深的切口或材料中的难加工区域，需要使用超长刀具。需要以适当的速度使用，以免偏斜并因此而失去精度。
问：立铣刀上的倒角是什么意思？
答：倒角边缘由倒角立铣刀制成。这可能有助于改善装配过程中的配合度并减少应力集中。在准备焊接或精加工等其他工艺时也可以这样做。
问：总长度如何影响立铣刀的使用？
答：立铣刀的刚性和延伸度由其总长度决定。较长的立铣刀可以到达更多位置，但偏转次数也更多。因此，根据应用要求，在距离、刚性和精度之间取得平衡至关重要。
