2.2 数控铣削刀具
数控铣床刀具的材质选用高强高速钢、硬质合金、立方氮化硼、人造金刚石等，高速钢、硬质合金采用TiC和TiN涂层及TiC-TiN复合涂层来提高刀具使用寿命。在结构形式上，采用整体硬质合金或使用可转位刀具技术。数控铣削常用的刀具有面铣刀、立铣刀、键槽铣刀、模具铣刀、鼓形铣刀和成形铣刀等。各种铣刀铣削状态位置如图2-2所示。
图2-2 各种铣刀铣削状态位置（加工形状与铣刀的选择）
2.2.1 数控铣削常用铣刀的种类及用途
常用数控铣刀的种类及用途见表2-2。
表2-2 常用数控铣刀的种类及用途
2.2.2 铣刀的几何角度、直径及其选择
（1）常用铣刀的几何角度及代号（见图2-3）
图2-3
图2-3 常用铣刀的几何角度及代号
γ0—前角；γp—切深前角；γf—进给前角；γn—法向前角；γ'p—副切深前角；α0—后角；α'0—副后角；αp—切深后角；αf—进给后角；αn—法向后角；αε—过渡刃后角；κr—主偏角；κ'r—副偏角；κrε—过渡刃偏角；λs—刃倾角；β—螺旋角；bε—过渡刃宽度；K—铲背量
（2）数控铣削刀具的选择
1）铣刀类型的选择 铣刀类型应与工件表面形状与尺寸相适应。加工较大平面应选择面铣刀；加工凸台、凹槽和平面曲线轮廓应选择立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔，可选用镶硬质合金的玉米铣刀；加工曲面常采用球头铣刀；加工空间曲面、模具型腔或凸模成形表面等选用模具铣刀或鼓形铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣刀；加工各种圆弧形的凹槽、斜角面、特殊孔可选用成形铣刀。
2）铣刀参数的选择 铣刀参数的选择应主要考虑零件加工部位的几何尺寸和刀具的刚性等因素。数控铣床上使用最多的是可转位面铣刀和立铣刀，因此，下面重点介绍面铣刀和立铣刀参数的选择。
① 面铣刀主要参数选择。标准可转位面铣刀直径为ϕ16～630。粗铣时，铣刀直径要小些，因为粗铣切削力大，小直径铣刀可减小切削扭矩。精铣时，铣刀直径要大些，尽量包容工件整个加工宽度，以提高加工精度和效率，减小相邻两次进给之间的接刀痕迹。
由于铣削时有冲击，故面铣刀的前角一般比车刀略小，尤其是硬质合金面铣刀，前角要更小些，铣削强度和硬度都高的材料应选用负前角铣刀；前角的数值主要根据工件材料和刀具材料来选择，其具体数值可参考表2-3。铣刀的磨损主要发生在后刀面上，因此适当加大后角可减少铣刀磨损，故常取α=5°～12°，工件材料软的取大值，工件材料硬的取小值；粗齿铣刀取小值，细齿铣刀取大值。因铣削时冲击力较大，为了保护刀尖，硬质合金面铣刀的刃倾角常取λs=-15°～-5°，只有在铣削低强度材料时，才取λs=5°。主偏角kr在45°～90°范围内选取，铣削铸铁时取kr=45°，铣削一般钢材时取kr=75°，铣削带凸肩的平面或薄壁零件时取kr=90°。
表2-3 面铣刀的前角的选择
② 立铣刀主要参数选择。根据工件的材料和铣刀直径选取前、后角都为正值，其具体数值可参考表2-4。为了使端面切削刃有足够的强度，在端面切削刃前刀面上一般磨有棱边，其宽度为0.4～0.6mm，前角为6°。
表2-4 立铣刀前角、后角的选择
③ 立铣刀直径与齿数见表2-5。
表2-5 立铣刀直径与齿数
④ 选取立铣刀的有关尺寸参数见表2-6。
表2-6 立铣刀主要参数的选择
⑤ 可转位铣刀直径与齿数的关系。直径相同的可转位铣刀根据齿数不同可分为粗齿、细齿、密齿三种，见表2-7。粗齿铣刀主要用于粗加工；细齿铣刀主要用于平稳条件下的铣削加工；密齿铣刀铣削时的每齿进给量较小，主要用于薄壁铸铁的加工。
表2-7 可转位铣刀直径与齿数的关系
2.2.3 数控铣刀的安装方式
（1）带孔圆柱圆盘类铣刀的安装
带孔圆柱圆盘类铣刀装在刀杆上，一般通过刀杆安装在机床上。刀杆上有圆锥的一端与机床主轴锥孔配合，并通过拉杆固定安装在机床主轴上，另一端安装在机床的悬梁支架上，见表2-8。
表2-8 带孔圆柱圆盘类铣刀的安装
（2）立式铣刀的安装
立式铣刀和键槽铣刀等一般通过拉杆安装在机床的主轴孔内，见表2-9。
表2-9 立式铣刀的安装
（3）端面铣刀的安装
端面铣刀安装在刀杆上，刀杆通过拉杆连接到机床主轴上，其安装要求见表2-10。
表2-10 端面铣刀的安装
2.2.4 常用数控铣刀的规格
（1）削平型直柄粗加工立铣刀见表2-11
表2-11 粗加工立铣刀的型式和尺寸（GB/T 14328—2008）mm
（2）莫氏锥柄粗加工立铣刀的型式和尺寸见表2-12
表2-12 莫氏锥柄粗加工立铣刀的型式和尺寸（GB/T 14328—2008）mm
（3）莫氏锥柄立铣刀的型式和尺寸见表2-13
表2-13 莫氏锥柄立铣刀的型式和尺寸（GB/T 6117.2—2010）mm
（4）7∶24锥柄立铣刀的型式和尺寸见表2-14
表2-14 7∶24锥柄立铣刀的型式和尺寸（GB/T 6117.3—2010）mm
（5）键槽铣刀的型式和尺寸见表2-15
表2-15 键槽铣刀的型式和尺寸（GB/T 1127—1997）mm
（6）模具铣刀
1）直柄圆柱形球头立铣刀的型式和尺寸见表2-16。
表2-16 直柄圆柱形球头立铣刀的型式和尺寸（GB/T 20773—2006）mm
注：1.d2的公差：普通直柄h8，削平型直柄h6。
2.削平型直柄的柄部直径大于等于6mm。
2）莫氏锥柄圆柱形球头立铣刀的型式和尺寸见表2-17。
表2-17 莫氏锥柄圆柱形球头立铣刀的型式和尺寸（GB/T20773—2006）mm
3）直柄圆锥形立铣刀、圆锥形球头立铣刀的型式和尺寸见表2-18。
表2-18 直柄圆锥形立铣刀、圆锥形球头立铣刀的型式和尺寸mm
注：1.d1的公差，普通直柄h8，削平型直柄h6。
2.括号内尺寸尽量不用。
3.2°52'、5°43'、7°7'、9°28'是锥度1∶20、1∶10、1∶8、1∶6换算而得。
4）莫氏锥柄圆锥形立铣刀的型式和尺寸见表2-19。
表2-19 莫氏锥柄圆锥形立铣刀的型式和尺寸 mm
注：1.括号内尺寸尽量不用。
2.2°52'、5°43'、7°7'、9°28'是锥度1∶20、1∶10、1∶8、1∶6换算而得。
（7）可转位铣刀
1）可转位铣刀用刀片。
铣刀片型号表示规则 铣刀片和车刀片型号表示规则基本相同，唯一的区别是刀片型号的第7项，刀片转角形状或刀片圆角半径的代号。
例如，SPAN1203EDTR中：S—刀片形状为正方形；P—刀片法后角为11°；A—刀片允许偏差等级为A级；N—刀片无断屑槽，无中心固定孔；12—刀片边长为12.7mm；03—刀片厚度为3.175mm；ED—刀尖转角形状为主偏角75°，修光刃法后角15°；T—刀片切削截面形状为倒棱状；R—刀片切削方向为右切。
第1项代号表示刀片形状，如S表示正方形，T表示三角形，F表示不等边不等角六边形，L表示矩形。
第2项代号表示刀片法后角的大小，如P为11°。
第3项代号表示刀片主要尺寸允许偏差等级，其中U级、M级和C级使用较多，其余A、F、H、E、G、J、K、L级。
第4项代号表示刀片有无断屑槽和中心固定孔，如N（刀片无孔、无断屑槽）。
第5项代号表示切削刃长度。切削刃长度是以舍去小数值部分的刀片切削刃长度（或刀片理论边长）值作代号，如切削刃长度为12.7mm，则数字代号为12。若舍去小数部分只剩下一位数字，则必须在该数字前加“0”。
第6项代号表示刀片厚度尺寸。刀片厚度也是以舍去小数值部分的刀片厚度值作为代号。如舍去小数部分后，只剩下一位数字，则必须在该数字前加“0”。如刀片厚度为3.175mm，则代号为03。
第7项代号除用两位数字表示刀片的圆角半径外（铣刀片的转角形状除圆角外，还有倒角，即有修光刃）。对于刀片转角形状为倒角的，则用两位字母表示，示例中第一字母表示刀片安装在刀体上的主偏角大小（75°），第二个字母表示修光刃法后角大小（15°）。这个字母代号的意义和型号与第2项表示刀片法后角大小代号的字母相同，如N=0°；P=11°；D=15°；E=20°。尽管同一字母既代表刀片的法后角，又代表修光刃后角，而且大小数值相等，但在型号中所处项位号不同，有时同一刀片的法后角和修光刃后角相同，有时不同，所以不会混淆。
第8项代号表示刀片切削截面形状，其中F表示尖锐刀刃，E表示倒圆刀刃，T表示倒棱刀刃，S表示倒棱加倒圆刀刃。
第9项代号表示刀片切削方向，R表示切削方向为右切，L表示左切，N表示既能用于左切，也可用于右切。
2）常用铣刀片型号和基本尺寸。
① 主偏角75°、法向后角0°正方形刀片见表2-20。
表2-20 主偏角75°、法向后角0°正方形刀片 mm
② 主偏角75°、法向后角11°、修光刃后角11°或15°正方形刀片见表2-21。
表2-21 主偏角75°、法向后角11°、修光刃后角11°或15°正方形刀片 mm
③ 主偏角45°、法向后角0°正方形刀片见表2-22。
表2-22 主偏角45°、法向后角0°正方形刀片 mm
④ 主偏角90°、法向后角11°、修光刃法向后角11°三角形刀片见表2-23。
表2-23 主偏角90°、法向后角11°、修光刃法向后角11°三角形刀片 mm
⑤ 主偏角90°、法向后角11°、修光刃法向后角15°三角形刀片见表2-24。
表2-24 主偏角90°、法向后角11°、修光刃法向后角15°三角形刀片 mm
⑥ 主偏角75°、法向后角11°、15°带修光刃精铣刀片见表2-25。
表2-25 主偏角75°、法向后角11°、15°带修光刃精铣刀片 mm
⑦ 主偏角90°、法向后角11°不等边不等角六边形刀片见表2-26。
表2-26 主偏角90°、法向后角11°不等边不等角六边形刀片 mm
3）可转位铣刀片的定位及夹紧方式见表2-27。
表2-27 可转位铣刀片的定位及夹紧方式
4）可转位铣刀的类型和型号表示方法。
可转位铣刀按其用途不同，分为可转位面铣刀、可转位立铣刀、可转位三面刃铣刀以及专用可转位铣刀等，表2-28为常用的可转位铣刀类型。
表2-28 常用的可转位铣刀的类型
可转位铣刀型号表示方法如下：
① 可转位面铣刀型号的表示方法。按（GB/T 5342—2006）规定，可转位面铣刀的型号表示方法由10位代号组成。各位代号及表示的内容如图2-4所示。
图2-4 可转位面铣刀型号标记
② 可转位立铣刀型号表示方法。按（GB/T 5342—2006）规定，可转位立铣刀的型号表示方法由11位代号组成。各位代号及表示的内容如图2-5所示。
图2-5 可转位立铣刀型号标记
③ 可转位三面刃铣刀型号表示方法。按（GB/T 5342—2006）规定，可转位三面刃铣刀的型号表示方法由11位代号组成。各位代号及表示的内容如图2-6所示。
图2-6 可转位三面刃铣刀型号
5）可转位铣刀的型式和基本尺寸。
① 削平直柄可转位螺旋立铣刀的型式和尺寸见表2-29。
表2-29 削平直柄可转位螺旋立铣刀的型式和尺寸（GB/T 14298—2008）mm
② 莫氏锥柄可转位螺旋立铣刀的型式和尺寸见表2-30。
表2-30 莫氏锥柄可转位螺旋立铣刀的型式和尺寸（GB/T 14298—2008）mm
③ 手动换刀7∶24锥柄可转位螺旋立铣刀的型式和尺寸见表2-31。
表2-31 手动换刀7∶24锥柄可转位螺旋立铣刀的型式和尺寸GB/T 14298—2008）mm
④ 自动换刀7∶24锥柄可转位螺旋立铣刀的型式和尺寸见表2-32。
表2-32 自动换刀7∶24锥柄可转位螺旋立铣刀的型式和尺寸（GB/T 14298—2008）mm
⑤ 套式可转位螺旋立铣刀的型式和尺寸见表2-33。
表2-33 套式可转位螺旋立铣刀的型式和尺寸（GB/T 14298—2008）mm
⑥ 可转位莫氏锥柄立铣刀的型式和尺寸见表2-34。
表2-34 可转位莫氏锥柄立铣刀的型式和尺寸（GB/T 5340.1—2006）mm
⑦ 可转位削平直柄立铣刀的型式和尺寸见表2-35。
表2-35 可转位削平直柄立铣刀的型式和尺寸（GB/T 5340.1—2006）mm
⑧ 可转位面铣刀的型式和尺寸见表2-36。
表2-36 可转位面铣刀的型式和尺寸（GB/T 5342—2006）mm
⑨ 可转位三面刃铣刀的型式和尺寸见表2-37。
表2-37 可转位三面刃铣刀的型式和尺寸（GB/T 5341.1—2006）mm
