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本节中，将选择加工一个台阶与一个槽的铣刀，加工部位如图7-17所示。 加工这两个部分有两个方案，一个是两个部分各选一把刀具，另一个是两个部分共选一把刀具。共用一把刀具的好处是可以少换一次刀，刀具的库存也可简化，而各选一把刀的好处是在加工这一部分时可以不用考虑其他因素而追求更合适本工序。 图7-17 加工的槽及台阶 该工件的槽铣尺寸是宽25mm，深7.5mm；台阶则是15mm宽32mm深。 7.2.1 选择一把刀具的方案首先考虑是用一个玉米铣刀，即可用于铣宽25mm、深7.5mm的槽，又可用于铣宽15mm、深32mm的台阶。 ■ 确定刀具类型 本书第3章的图3-5曾介绍了立铣方式的侧壁变形，槽铣时如选择与槽宽等宽的铣刀在两侧会发生侧壁偏斜，因此，准备选择比槽宽窄些的铣刀直径。粗铣完成后，用图4-2所示的方式进行精铣。 那么，如何选择铣刀直径呢？在本书第6章6.2节立体曲面铣削策略中，曾介绍了摆线铣（见图6-31至图6-33），这种方式是粗铣槽的合适方式。根据那一部分加工宽度为铣刀直径的1.2～2倍的建议，如果粗铣槽的宽度为24mm（精铣槽的单边余量为0.5mm），则应选择直径为12～20mm的铣刀。在这个范围内，可转位铣刀、换头的可转位铣刀、整体硬质合金铣刀、可换头的硬质合金铣刀都可选。但如果还要加工台阶，在选择12mm直径的铣刀时，加工高度为32mm，高度将约为直径的2.7倍，16mm直径的铣刀高度将为直径的2倍，而20mm直径的铣刀高度将为直径的1.6倍，较小的直径会显得长径比稍大，对加工刚性不很有利，但较大的直径对于摆线铣时又不是十分理想。综上，初将铣刀直径定为16mm。 在直径为16mm时，可转位和可换头的可转位都没有玉米铣刀可选（样本上的可转位玉米铣刀最小直径为20mm），如果选可转位结构，可用的方法是直径16mm在高度方向两次铣削；另一种是选择硬质合金，但可换头的硬质合金刃口长度也比较短，难以满足高度32mm的要求（同样需要高度方向两次铣削）。不过在实际上，没能找到直径16mm，刃口长度超过32mm，又能适合加工钢件的铣槽和侧铣的刀具。因此，不得不更改上面一段的设定，将铣刀直径定为20mm，这样就可以选择可转位的玉米铣刀。 图7-18是可转位台阶铣和槽铣刀，具一览图。从图中可以看到，20mm的可转位玉米铣刀有F4038和F2238可选（见图7-18中的红框）。其中，F4038是用的与图4-6b的F4238相同的全齿结构，加工效率会比较高。 按照图7-18红框左侧的提示，选择直径为20mm的玉米铣刀。（见图7-19）。 图7-18 台阶铣和槽铣刀具一览（图片源自瓦尔特） 图7-19 瓦尔特F4038铣刀 图7-20 刀片选择步骤4：选择刀片的材质和槽型 ■ 选择铣刀杆 从图7-19中可以看到，实际上可转位玉米铣刀的切削刃长度Lc也未达到32mm的尺寸，但由于可转位的刀体一般都比刀片所在的直径小，轴向方向可以分两刀切削，而有些整体硬质合金后部直径与前面刃部直径几乎相同，分刀切削可能会有问题。 因此，选择的铣刀杆是： F4038.W20.020.Z01.30 ■ 选择刀片 所配用的刀片应该符合： AD..0803.. 该铣刀刀片选择的前2个步骤与7.1面铣刀选用中相同，也是工件为P2组、加工状态为“”，第3个步骤中已选F4038.W20.020.Z01.30玉米铣刀，其刀片信息如图7-20所示。 图7-21 刀片选择指南F4038相关信息提示 图7-22 切削参数放大图 步骤4：选择刀片的材质和槽型。 从图7-20中可以看到，其适合钢件“”的刀片有三种（见图中红框），其中上方二种是带修光刃的，下面的一个是带0.4mm的刀尖圆角。 考虑加工表面的粗糙度，选用带修光刃的，那么下一个问题是选择槽型。由图2-77得知，D51是后面带减振结构，F56则是带刃带结构，这里刚性足够，选F56的槽型。因此，选出的刀片是： ADKT0803PER-F56WKP25 步骤5：确定切削参数： 按图7-21的提示，可以找到该铣刀的切削参数（见图7-22，有删减），用WKP25材质切45钢调质的切削速度按切削宽度ae与铣刀直径Dc不同分别为175m/min和220m/min，铣槽时粗加工是全宽铣，应选用175m/min，精铣时切削宽度仅0.5mm（前面介绍了精铣单边余量为0.5mm），此时ae/Dc为0.025，可选220m/min。台阶铣如果不设精铣，ae为15mm，Dc为20mm，ae/Dc为0.75，适合用175m/min的切削速度。 图7-23为F4038的每齿进给量选用表，可以查到该铣刀加工非合金钢的初始每齿进给量为0.15mm，粗铣槽时ae/Dc为1，ap为7.5mm；精铣槽时ae/Dc为0.025，ap仍为7.5mm；立铣时ae/Dc为0.5，ap为台阶高度的50%为16mm，因此： 图7-23 刀片选择步骤5：确定每齿进给量 粗铣槽两个的修正系数都为1.0，每齿进给量为0.15mm/z。 精铣槽两个的修正系数分别都为1.5和1.0，每齿进给量为0.225mm/z。 立铣两个的修正系数分别都为1.0和0.7，每齿进给量为0.105mm/z。 至此，槽铣刀和台阶铣刀选择完毕，其结果为： 铣刀杆：F4038.W20.020.Z01.30 铣刀刀片：ADKT0803PER-F56WKP25 槽粗铣起始切削参数： 切削速度：175m/min 切削深度：7.5mm（给定条件） 每齿进给量：0.15mm/z 冷却：干切削 进刀方式：摆线铣 槽精铣起始切削参数： 切削速度：220m/min 切削深度：7.5mm（给定条件） 每齿进给量：0.225mm/z 冷却：干切削 进刀方式：顺铣 立铣起始切削参数： 切削速度：175m/min 切削深度：16mm（给定条件） 每齿进给量：0.105mm/z 冷却：干切削 进刀方式：弧形切入 7.2.2 两部分各选一把刀具的方案选择铣槽刀具 首先选择铣槽刀具。因为只考虑这一个加工要素，刃口长度只需要超过槽深7.5mm即可。考虑高刚性，采用本书第3.3节介绍的换头式硬质合金铣刀（ConeFit）。图7-24是瓦尔特样本中摘录出的适合铣槽的ConeFit铣刀一览，其中后两种“类型”部分的Al表明主要适合加工有色金属材料，主要在前两个类型中选择。两者的差别一个是螺旋角，另一个是槽数。图3-44介绍了ConeFit中有特色的几种，其中包括50°螺旋角的Tough Guys，这里就选这种铣刀。 图7-25是ConeFit结构Tough Guys铣刀。前面讨论过如果不考虑侧铣，16mm直径是摆线铣该直槽的首选。可看到这种铣刀16mm直径的切削刃长度为8.5mm，能满足槽深7.5mm的要求。因此，铣槽刀具为H3E21317-E16-16。 图7-24 ConeFit槽铣刀 图7-25 ConeFit结构的ToughGuys铣刀 根据图7-26的提中，可以找到相应的切削参数。图7-27即为ConeFit结构Tough Guys铣刀的切削参数。在加工调质中碳钢时，根据切削宽度ae与铣刀直径Dc之比，有三个不同的推荐值，分别是150m/min、200m/min和280m/min。由于摆线切削是的切宽是不断变化的，以安全考虑取ae/Dc=1，切削速度确定为vc为150m/min。但要注意到在切削速度后面还有一个VT值，这个值是确定切削宽度与进给值的一个关键。 图7-28为整体铣刀A组的每齿进组量，整体铣刀A组进给量，从中可以找到相应的切削宽度与进给的对照表。直径16mm的铣刀在切削宽度ae=16mm时的进给值为0.09mm/z（图中红框）。 图7-26 ToughGuys铣刀信息 图7-27 ToughGuys铣刀的切削参数 图7-28 整体铣刀A组的每齿进给量 因此，铣刀选刀结果为： 刀具：H3E21317-E16-16 槽铣起始切削参数： 切削速度：150m/min 切削深度：7.5mm（给定条件） 每齿进给量：0.09mm/z 冷却：干切削 进刀方式：摆线铣 ■ 选择铣台阶刀具 接着来选择侧铣台阶的铣刀。要铣削高度为32mm的台阶，如果考虑表面质量，无疑是首选整体铣刀。该铣刀刀片选择的前2个步骤同为加工材料和加工条件，步骤3为选择加工方式，如图7-29所示，选择不带刀尖圆角的侧铣方式。 图7-30是侧铣选刀一览。就侧铣加工来说，较大的直径、较多的槽数和较大的螺旋角应该是优先考虑的（见第3章相关介绍）。从图中可以看到，可选的最大直径是25mm。但是，因为常规的硬质合金棒材都是加工直径20mm以下的刀具，25mm的刀具一般价格稍高，可以考虑以20mm的直径为首选。 从较大的螺旋角考虑，可在60°和50°两种螺旋角中进行选择。图7-31和图7-32分别是60°螺旋角的Protostar®N 60和50°螺旋角的Protostar®N 50的资料。 对照两者，除了螺旋角，两者的参数几乎没有差别，直径20mm的铣刀槽数分别为6齿和8齿，考虑加工效率和45钢的特性，选择8齿的整体铣刀Protostar®N50，刃口长度38mm也能满足32mm的铣削深度的要求。因此，选择的刀具是： H3021138-20 按其样本中的相关信息提示（图略），确定切削参数，这一步骤与上面类似。 图7-29 侧铣选刀（加工方式） 图7-30 侧铣选刀一览（图片源自瓦尔特） 图7-31 Protostar®N60铣刀规格 图7-32 Protostar®N50铣刀规格 在图7-33中，有两个适合调质中碳钢的切削速度，分别是200m/min和240m/min。就侧铣而言，建议以较小的切削宽度（径向切削深度）进行加工，因为这种加工方式的平均切屑厚度较小，切削效果会非常好，因此，初步设定ae/Dc=1/10，这样切削速度值为240m/min。 每齿进给量仍需参照图7-28，其进给值的选取A组，建议以更小的切削宽度ae=0.5mm（ae/Dc=1/40），此时每齿进给量为0.25mm/z（图中蓝框）。 因此，铣刀选刀结果为： 刀具：H3021138-20 侧铣起始切削参数： 切削速度：240m/min 切削深度：32mm（给定条件） 切削宽度：0.5mm 每齿进给量：0.25mm/z 冷却：干切削 进刀方式：顺铣 本节讨论了两种不同思路的选刀过程，选出的刀具有明显差别，两种思路各有利弊。就大批量生产模式而言，第二种分别选刀的思路更为合适，但如果是件单件小批生产，第一种思路无疑更为经济实用。 图7-33 Protostar®N50铣刀切削速度
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