在金屬材料以及非金屬材料等難切削材料的切削加工過程中，為了最大限度地提高加工質量和精度，必須正确地選擇合适的刀具，尤其是對于一些具有挑戰性的高難度加工。本文針對在一些困難加工條件下（如采用高速刀具路徑、銑削狹小部位、直壁和石墨工件時），分享如何選擇銑刀的一些指導原則。

高速切削路徑如何選擇刀具？

為了充分利用這種技術進步，刀具制造商設計開發了先進的小直徑銑刀。與直徑較大的銑刀相比，小直徑銑刀價格更低，而且通過采用高速刀具路徑，往往能在單位時間内切除更多工件材料。不過，刀具設計者仍然需要确保這些小直徑銑刀不僅适用于擺線切削，還要與被切削的工件材料相匹配。如今，許多高效刀具一般都采用非标設計，即刀具的的幾何刃形都是針對特定的被加工材料和所采用的切削技術而專門設計的。

此外，機床的剛性對于可使用刀具的尺寸也有一定的影響。例如，在40錐度的機床上進行切削加工時，銑刀直徑通常應＜12.7mm。直徑較大的銑刀會産生可能超過機床承受能力的較大切削力，導緻顫振、變形、表面光潔度變差和刀具壽命縮短。采用直徑為工件最窄部位尺寸1/2的銑刀時，可以保持較小的吃刀角度，且在刀具轉向時也不會增大。

例如，工件加工程序采用的走刀步距為10％，則吃刀角度為37°。如果采用陳舊、傳統的刀具路徑，銑刀每次改變方向時，其吃刀角度都将增大到127°。而采用較新的高速刀具路徑時，銑刀在轉角處發出的聲音與直線切削時并無二緻。如果一把銑刀在所有切削過程中所發出的聲音都相同，表明其未受到大的熱沖擊和機械沖擊。如果銑刀在每次轉向或切入轉角時都發出尖嘯聲，則表明可能需要減小銑刀直徑尺寸，以減小吃刀角度。如果切削發出的聲音保持不變，表明銑刀承受的切削壓力均勻一緻，并未随着工件幾何形狀的變化而上下波動，這是因為其吃刀角度始終保持恒定。

銑削狹小部位如何選擇銑刀？

銑削螺旋銑孔和銑削肋闆的狹小部位時，或當銑刀直徑接近工件半徑時，一般推薦選擇環形銑刀。這種銑刀堅固的環狀外形可以産生切屑減薄效應，使其能以更高進給率進行銑削。此外，該銑刀的半徑比傳統的球頭銑刀要小，因此可以增大走刀步距，同時仍能保持加工表面的平面度，而不會出現球頭銑刀加工時通常會産生的較大刀痕。

在銑削螺旋銑孔和銑削肋闆的加工過程中，環形銑刀切削時通常處于封閉狀态，因此，最大徑向走刀步距應為銑刀直徑的25％，而每次走刀的最大Z向切深應為銑刀直徑的2％。在螺旋銑孔中，當銑刀以螺旋刀軌切入工件時，螺旋切入角為2°- 3°，直至達到銑刀直徑2％的Z向切深。

如果環形銑刀切削時處于開放狀态（如銑削工件轉角或清理工件特征時），其徑向走刀步距取決于工件材料的硬度。銑削硬度為HRC30-50的工件材料時，最大徑向走刀步距應為銑刀直徑的5％；當材料硬度高于HRC50時，最大徑向走刀步距和每次走刀的最大Z向切深均為銑刀直徑的2％。

銑削直壁如何選擇銑刀？

在銑削加工帶平肋闆或直壁的開闊區域時，推薦使用牛鼻銑刀效果。4-6刃的牛鼻銑刀尤其擅長對帶直壁的外部形狀或非常開闊的部位進行仿形銑削。銑刀的刃數越多，可采用的進給率越大。不過，加工編程人員仍需盡可能減少刀具與工件的表面接觸，并采用較小的徑向切寬。在剛性較差的機床上加工時，采用直徑較小的銑刀比較有利，因為小直徑銑刀可減少與工件的表面接觸。

多刃牛鼻銑刀的使用方法（包括走刀步距和切削深度）與環形銑刀相同。它們可采用擺線刀具路徑（或能控制刀具吃刀角度的新的刀具路徑）對淬硬材料進行切槽加工。如前所述，最重要的是要确保銑刀直徑約為槽寬的50％，使銑刀具有足夠的移動空間，并确保吃刀角度不會增大和産生過多的切削熱。

銑削石墨材料如何選擇銑刀？

石墨材料是典型的非金屬材料，切削石墨材料時，其高磨蝕性會使硬質合金銑刀快速磨損，而磨損的刀具将無法精确切削出所要求的複雜幾何形狀。銑削石墨時，刀具路徑和銑削方式并不是最關鍵的因素，采用何種類型的銑刀通常取決于石墨電極的形狀，銑削石墨選擇刀具的關鍵點在于刀具材質，由于華菱超硬CVD金剛石塗層銑刀具有極佳的耐磨性，因此被廣泛應用于石墨銑削。這種刀具是在硬質合金刀具基體上生長的金剛石會形成硬度極高、可顯著延長刀具壽命的耐磨塗層，導熱系數高，摩擦系數低，被加工工件表面光潔度高，金剛石塗層刀具的壽命要比未塗層的硬質合金刀具長10-30倍，可減少換刀次數，提高設備使用效率，能夠滿足加工中心大批量、高效率、高精度的加工要求。

例如，用一把直徑12.7mm的未塗層硬質合金球頭銑刀加工一個152.4mm見方的複雜石墨電極時，通常在銑削大約4小時後，銑刀切削刃的鋒利刃形和細節特征就開始剝落。而一把金剛石塗層銑刀則可持續銑削98小時以上，其切削刃也不會發生剝落。

加工某些石墨工件形狀（如薄肋闆）、尖銳幾何廓形和小尺寸工件時，對銑刀切削刃的鋒利度要求特别高。在此類加工中，采用2-3μm厚的華菱CVD金剛石塗層可以延長刀具壽命和保持刃口鋒利。由于這種比較薄的金剛石塗層成本較低，因此非常适合對刀具壽命要求不太高的低端加工。而典型厚度為18μm的金剛石塗層主要用于對刀具壽命要求很高的高端加工。

采用較薄的金剛石塗層，可使那些生産批量較小并希望降低刀具成本的模具制造商不必為了降低成本而犧牲刀具壽命。他們仍然可以發揮真正的金剛石塗層硬質合金刀具的性能優勢，同時又能利用較薄的金剛石塗層來滿足其特定的加工需求。如今的金剛石塗層厚度範圍大緻為2-25μm。

适合特定加工的最佳刀具不僅應取決于被切削材料，而且還應取決于所采用的切削工藝類型和銑削方法。通過優化刀具、切削速度、進給率和加工編程技巧，就能以更低的加工成本，更快、更好地生産零部件。

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