木工刀具設計：整體硬質合金螺旋木工立銑刀設計參數詳細信息

知識 07-08

1 整體硬質合金螺旋木工立銑刀的主要設計參數

1.1 結構參數

整體硬質合金螺旋木工立銑刀各結構參數如圖1所示。

1.2 參數選擇

整體硬質合金銑刀設計參數主要包括槽型、芯徑、周刃前角、周刃后角寬度和螺旋角等。

槽型。槽型有兩種，一種是有背高形式，另一種是無背高形式，如圖2 所示。通常情況下都採用有背高的形式，但生產准3mm 以下的刀具時則通常採用沒有背高的形式。兩種形式在使用上差別不大，所以在設計時不予重點考慮，只要根據一般原則選用即可。

芯徑。芯徑是刀具的重要參數，芯徑太小，刀具剛性差，在切削中容易折斷，刀具使用壽命短；芯徑太大，容屑空間不夠，容易產生堵屑，使刀具溫度急劇上升，會產生燒傷刀具等現象，也影響刀具使用壽命。在設計這類木工刀具芯徑時，主要考慮木材切削過程中都有較大的徑向和切深切削，為了能獲得更大的容屑空間，使切屑能順利排出，減少切屑在容屑槽的停留時間且儘快帶走切削熱量，以達到延長刀具壽命的目的，設計時芯徑一般按0.45～0.5 倍的刃徑選取。

周刃前角。前角對切削力、切屑排出、刀具耐用度等影響都非常大，因此前角的設計是刀具設計的重要組成部分之一。木材是屬於材質較軟和易於切削材料，因此在設計時應選擇比較大的正前角，一般在17°～25°之間選取。

螺旋角。螺旋角能使刀齒逐漸切入和切離工件，減小切削寬度可以減小切削抗力。螺旋角越小，刀尖強度越大，所受抗折力越大，切削力越大;螺旋角越大，刀尖強度就越小。當螺旋角過大時，實際工作前角也增大，同時單位接觸面積較大，切削力較小。此外，螺旋角大，垂直於刀具的分力也大，不適合大的切深加工，而且切屑排出性也變差。木材切削過程中產生的切屑量比較大，考慮到這一重要因素，在木材切削加工中一般選取螺旋角為15°～25°。

周刃寬度。在沒有特殊說明的情況下，周刃寬度是在周刃法向上測量的，取值比較固定。對於大多數銑刀而言，取值為0.08×刃徑+0.2；而對於小銑刀（刃徑小於准3mm）來說，取值為0.12×刃徑。

后角。后角主要是為了減少切削過程中刀面與切削表面和已加工表面的摩擦，在切削木質材料時，后角一般按如下規則選取，即第一后角取值為16°～20°；第二后角取值為28°～32°。

1.3 刀柄精度

高速切削對刀柄的精度要求非常高，刀柄的容差值至少應按g7 或g6 組別進行製造。

1.4 刀具標記

按照DIN EN847-2:2001 中對木工刀具制定的安全要求，柄銑刀的刀柄上必須標註的基本信息包括生產商名稱、刀具的基本尺寸、刀具的最小夾持長度、刀具的轉速、刀具的進給方式以及切削材料組代碼，對於大於16mm 的柄銑刀還必須標註偏心率允值的詳細說明等，柄部參數標註示例如圖3 所示。

1.5 精、粗銑刀在設計上的區別

粗加工相對精加工來說餘量大，切削抗力大。因此在設計粗加工銑削刀具時應主要考慮刀具的強度、容屑空間和排屑問題。而設計精加工銑削刀具時考慮的重點則是加工後如何獲得光滑的切削表面質量和提高加工效率的問題。具體應注意以下幾點。

刀具的芯徑直接影響刀具整體的剛性，在有足夠排屑空間的前提下粗銑刀應盡量增加刀具芯徑的尺寸，而對於左旋刀具還可以做適當的芯厚增量。

粗銑刀的刀具前、后角應按偏小值選取，以獲得較大的刀齒楔角；而精銑刀在考慮加工餘量和銑削深度的前提下可按偏大值選取。

粗銑刀的齒背應有足夠的厚度以承受粗加工時較大的切削抗力。

粗銑刀容屑槽槽底圓弧半徑設計比精銑刀半徑設計更重要，它的選擇直接影響切屑的變形和排出。

粗銑刀在選擇齒槽數時應考慮獲得較大的容屑空間和齒背厚度。

2 整體硬質合金螺旋木工銑刀加工工藝簡介

ANCA 和WALTER 是目前世界上最頂尖的數控工具磨削中心，擁有所有專機磨削功能。在這兩種設備上生產，整體硬質合金螺旋木工銑刀加工精度高，一次裝夾可以完成刀具所有刃口成型加工工序。該設備既適合加工單件小批量產品，又適合大批量銑刀的生產，加工效率較高，因此大部分的整體硬質合金螺旋刀具都是在這樣的設備上生產的。

以1/2″刃徑1-1/2″刃長的三刃複合式整體硬質合金螺旋木工銑刀為例，介紹這類刀具的主要加工工藝，刀具模擬效果圖如圖4 所示。