CNC切削刀具快速对比：立铣刀、螺纹铣刀等核心工具解析

CNC机床因可容纳多种切削刀具而极具通用性。从立铣刀到螺纹铣刀，每种操作都有对应刀具，使CNC机床能在工件上执行多种切削和切入。

了解这些切削刀具是理解CNC加工整体的绝佳途径。更懂加工有助于设计更适合制造工艺的零件。

本文介绍最广泛使用的CNC加工切削刀具，但除此以外还有更多类型。

切削刀具基础

切削刀具是从实心材料块去除材料的装置。安装在CNC机床主轴上，按计算机指令引导刀具运动。

切削刀具通过剪切变形去除工件材料。锋利刀具高速旋转，从工件切下微小切屑并排出。部分刀具单点接触工件，立铣刀等则多点接触。

多数CNC切削刀具具有多个槽，即沿刀具外部螺旋分布的凹槽。槽可视为刀具的谷底，而齿（槽间锋利棱脊）为峰。切屑沿槽排出。

刀具理想槽数取决于工件材料。软材料宜用少槽刀具，因槽宽大可排大切屑。高槽数可提速、适合硬材料，但槽窄易致切屑堵塞。

刀具类型、主轴转速和进给率均影响切屑大小。

切削刀具材料

为切削实心工件，刀具材料必须比工件材料更硬。因CNC常加工极硬材料，这限制了可用刀具材料。

常见切削刀具材料包括：

碳钢

碳钢是含碳0.6-1.5%、硅和锰的经济型钢合金。

高速钢

更贵的HSS因铬、钨、钼合金比碳钢更硬更韧。

硬质合金

通常与钛等金属烧结，硬质合金刀具耐磨耐热，提供优异表面光洁度。

陶瓷

用于切削超合金、铸铁等高强材料，陶瓷刀具耐腐蚀耐高温。

切削刀具涂层

刀具功能取决于形状和材料，也可通过主体材料表面涂层调整。

涂层可增加硬度、延长寿命、或实现更高切削速度而不损零件质量。

常见切削刀具涂层包括：

氮化钛 (TiN)

TiN是高氧化温度通用涂层，增加刀具硬度。

碳氮化钛 (TiCN)

TiCN增加刀具表面润滑性和硬度。

超寿命氮化钛 (Al-TiN)

Al-TiN赋予硬质合金刀具耐热性，尤其在极少冷却液条件下。

金刚石

金刚石为切削磨蚀性材料提供高性能涂层。

氮化铬 (CrN)

CrN增加刀具耐腐蚀性和硬度。

1. 立铣刀

立铣刀是立式CNC加工最广泛使用的刀具。一端和侧面有切削齿，可短时间去除大量材料。

立铣刀形式多样。有的仅单槽，有的多达八槽甚至更多（但超四槽排屑可能成问题）。

立铣刀类型包括：

• 平底：通用平面刀具，适合2D特征
• 球头：球形刀尖，适合3D轮廓和曲面
• 牛鼻：平底圆角，适合倒圆和粗加工

2. 粗加工立铣刀

粗加工立铣刀是一种立铣刀，用于以较低精度去除大量材料。

刀具锯齿状齿去除大块材料但留下粗糙表面。产生细小切屑易排出。

3. 面铣刀

 

面铣刀由实心刀体和可互换硬质合金刀片组成。用于在工件上制造平面，常在另一种刀具加工精细特征前使用。

因面铣刀切削刃在侧面，切削必须水平进行。

但面铣刀比其他刀具更具成本效益，因可通过更换小刀片而非整刀改变切削轮廓。

4. 飞刀

飞刀由实心刀体内含一或两个刀头组成。飞刀刀头切削宽浅，产生光滑表面光洁度。

单刀头飞刀更常见，双刀头（称“飞刀杆”）提供更大摆动范围。

飞刀比面铣刀便宜，却可用于类似目的。

5. 螺纹铣刀

许多工程师偏好用丝锥攻丝，但装配螺纹铣刀的CNC机床也能加工螺纹。

螺纹铣刀可切削内外螺纹，对极硬金料或不对称零件可能优于丝锥。

6. 钻头

CNC机床可装配多种钻头执行各类切削操作。钻头有一或多个槽和锥形切削尖。

CNC加工用钻头包括：

• 麻花钻：在工件上钻孔
• 中心钻：钻孔前精准定位
• 排屑钻：用于深孔钻削

7. 铰刀

铰刀用于扩大工件现有孔，提供精确孔径和优异表面光洁度。

铰刀能创建比其他切削刀具公差更严的孔。

8. 空心铣刀

空心铣刀是管状切削刀具，类似倒置立铣刀。切削刃在管内侧，可制造全尖和成型圆角等形状。

9. 侧铣刀

侧铣刀侧面和圆周均有齿，适合非对称切削。

可用于高进给率切削槽和沟槽。齿可为直齿或交错齿。

10. 齿轮刀具

CNC铣床有时用于为制造业制作金属齿轮。专用齿轮切削刀具可加工这些齿轮。

切削齿轮有时需要称为滚齿机的特种铣床。

11. 盘铣刀

盘铣刀或平面铣刀用于铣削平面，通常目标面平行于工作台安装。

这些切削刀具无侧齿，可用于通用或重载加工操作。

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