第五节 模具铣刀

一、模具铣刀的特点和应用

现代模具的成形制造中，随着机械电子、汽车、家电等行业新产品美观度及功能要求的提高，越来越复杂的零件使模具的型面日趋复杂，自由曲面所占比例不断增加，这对模具加工技术提出了更高要求。由于模具结构复杂、精度要求高，不同部位的型面特征及材料有较大的差别，所使用的模具铣刀也不同，图4-82为模具加工中常用的几种铣刀。

（一）不同加工方式的模具铣刀选用

1.选择模具数控铣削用刀具 在模具数控加工中，铣削零件内外轮廓及铣削平面常用平底立铣刀，对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀。

模具铣刀用于加工模具型腔成形表面，型腔部分的加工主要是依靠各种立铣刀。模具铣刀是由立铣刀演变而成的，按工作部分外形可分为圆锥形平头、圆柱形球头、圆锥形球头三种。按材料分为硬质合金模具铣刀、高速钢模具铣刀等。硬质合金模具铣刀用途非常广泛，除可铣削各种模具型腔外，还可代替手用锉刀和砂轮磨头进行清理铸、锻、焊工件的飞边，以及对某些成形表面进行光整加工等。表4-17所示为不同加工方式的模具铣刀选用。

2.模具铣刀选择 合理的刀具寿命一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。

与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，刀具寿命高，同时要求安装调整方便，以满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料，并使用可转位刀片。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床，刀具寿命制订标准应选得高些，还应保证刀具可靠性。当车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，或某工序单位时间内所分担到的全厂开支较大时，刀具寿命也应选得低些。

制订刀具寿命时可考虑刀具制造、磨刀成本和复杂程度等因素。对于换刀时间短的机夹可位刀具，为了提高生产效率，充分发挥其切削性能，刀具寿命可选得低些。复杂和精度高的刀具的寿命应选得比单刃刀具高些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。

（二）不同模具型面加工模具铣刀结构选用

模具加工中不同加工阶段选用的刀具结构也不同，模具粗加工和精加工可选用刀具的结构如图4-83所示。

中小型毛坯的加工可采用先进的刀具进行加工，从而提高了加工质量和生产效率。大型模具应根据模具尺寸大小不同，粗精加工要求不同，加工部位不同，选择使用相应立铣刀。小型模具如手机模具加工（见图4-84a），多用整体立铣刀加工，大型模具加工如保险杠注射型腔（见图4-84b），因考虑经济性及提高加工效率，多使用带可转位刀片的机夹式立铣刀，而精加工一般多用整体立铣刀。

表4-18总结了适用于不同模具型面的不同结构的模具铣刀。根据不同的模具型面特点，正确和合理的选择可大大提高模具铣削加工效率并减少刀具的浪费，降低生产成本。

模具粗加工的主要目标是追求单位时间内的金属去除率，并为半精加工准备工件的几何轮廓。模具半精加工的主要目标是使工件轮廓形状平整，表面精加工余量均匀。在模具粗加工、半精加工中主要进行大进给高效经济加工，可使用可转位刀片铣刀及大进给高速铣刀等。其中大进给高速铣刀可以在非常高的切削参数下进行切削，其工作台进给非常高，但切削厚度小，属于大进给但小背吃刀量，切削力主要产生在轴向上，可降低振动趋势并获得很高的金属去除率。

（1）粗加工、半精加工不同型面加工时铣刀选用要点

1）粗加工较大的型面（平面，斜面等），应选用可转位刀片立铣刀、面铣刀、大进给高速铣刀。

2）粗加工、半精加工较小型面，应选用带圆刀片立铣刀，圆形刀片的圆弧半径大，刀片强度大。

3）粗加工、半精加工更小的型面，应选用可转位刀片球头立铣刀，刀片形状可选用柳叶形，切削力小，加工效率高。

曲面精加工时采用球头铣刀，球头铣刀的球半径应尽可能选得大一些，以增加刀具刚度，增加散热性，降低表面粗糙度值。一般情况下，精加工曲面的曲率半径应大于刀具半径的1.5倍，以避免进给方向的突然转变。但加工凹圆弧时的铣刀球头半径必须小于被加工曲面的最小曲率半径，球头铣刀进行曲面半精铣和精铣；小直径球头铣刀可以精铣陡峭面/直壁的小倒角。

但是，采用球头铣刀通过加大背吃刀量来提高加工效率时，加工后工件上会留下明显的切削残留部分，这将增加后续精加工刀具的加工负荷。虽然粗加工效率很高，但会降低后续工序的加工效率。

（2）精加工不同型面时铣刀选用要点

1）精加工较大的型面可选用可转位刀片式球头精加工立铣刀，实现高精度加工；精加工较小的型面可选用整体球头立铣刀实现高精加工。

2）微小圆弧R部的精加工，可选用高精度球头铣刀（见图4-85），实现高精加工。

3）微小尺寸宽度的深沟槽及边角部位，在每一个工件的清根、清角加工时，可选用小直径的整体硬质合金刀具（见图4-86）。

（未完待续）

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