如何用面铣刀进行铣平面并保证高精度？

切割下料后的毛坯件，其平行度、直线度和平面度都存在很大的误差。对于精密机床上的导轨、工作台、检测平台、平板等，要求有很高的平面度和直线度，因此使用面铣刀进行粗铣和精铣后，必须留出少量的余量再进行磨削和研磨。

1.面铣刀

（1）刀片材料

1）聚晶金刚石。用聚晶金刚石做刀头，由于有结合剂的作用，韧性比单晶金刚石好，可以减小刀具产生脆性破损的概率；而晶粒尺寸越大的其硬度越高，耐磨性越好，一般选择晶粒25～30μm耐磨性能最好。刀片采用在YG6的刀片上铺上一层厚度约1mm的金刚石粉末，用高温高压制成聚晶金刚石复合刀片PDC，刀片再用钎焊在刀杆上。这种刀片比整体刀片价格上可便宜1/3；同时由于刀片基体是韧性好、抗弯强度高的硬质合金，并且YG6导热性良好，切削性能比整体有显著提高，金刚石刀片又较厚，可以多次重磨，提高了刀具的使用寿命。

2）纳米硬质合金YG10（表2-27）

表2-27 纳米硬质合金的性能参数

YG10晶粒为超强晶粒，直径达到0.2μm，硬度高达到93.8HRA，抗弯强度达到3000MPa比YG8高一倍。纳米硬质合金切削大理石等石材，刀具产生的磨损是塑性流动的机械磨损，而普通硬质合金是脆性破裂和晶粒大片脱落。

（2）刀具结构（图2-172） 面铣刀的刀体采用40Cr锻造，硬度36～39HRC。由于石材硬脆，金刚石和硬质合金刀齿也是高硬度、高脆性的材料，不抗冲击；刀具做成密齿结构，可减小刀齿的冲击，同时增加刀齿参加切削的数量，使切削平稳，可有效减少刀齿产生崩刃，延长刀具的使用寿命。

（3）铣刀几何角度（2-173）

侧背前角γ_f=-（15°～25°），

背前角γ_p=-（20°～35°），

后角α_o=5°～6°，主偏角κ_r=30°～45°，

副偏角κ_r′=10°刀尖圆弧半径r_ε=5mm，

选择侧前角γ_f=-15°。(www.xing528.com)

背前角γ_p1=-20°（YG10），背前角γ_p2=-35°（PCD），较大的负背前角是为了使刀齿在切入到工件时，最先接触的是切削刃而不是刀尖，可以提高刀齿的抗冲击能力。主偏角和副偏角均较小，都是为了提高刀尖强度，防止刀尖破损。

图2-172 PDC金刚石密齿面铣刀

图2-173 面铣刀几何角度

2.切削用量

使用面铣刀铣削石材工件的平面，应选择低速、小切深、快进给进行切削加工的方法，而不同于锯片铣刀的高速慢进给的切割方法。铣平面是采用负前角的“刮削”，而不是用切削刃的“切削”。因为石材是又硬又脆，金刚石和硬质合金切削刃也是又硬又脆，所以只能用较大的负前角，使前面对脆性材料施加压应力，使切削刃处在“刮削”状态，切削刃对硬脆的石材进行推挤，促使硬脆的石材产生脆塑转化，而且负前角可以提高切削温度，进一步加速石材的脆塑转化能力，这样锋利的切削刃可以比较容易地将多余的材料刮掉。如果采用正前角切削，脆性材料受到拉应力，必然使加工表面材料产生破碎，加工表面会留下许多破碎的斑痕，尤其在零件的边缘处，会产生破损性的掉边。

使用负前角进行刮削时，试验表明：如果切削速度超过55m/min，切削温度将超过500℃以上，金刚石刀具的硬度会明显下降，刀具磨损加剧，所以要控制面铣刀的切削速度在40～50m/min。采用小吃刀量和快进给，可以切出薄而宽的切屑，单位切削刃长度上的切削力小，产生的切削热的总量小，切削温度也会较低。一般情况下，选择背吃刀量a_p=0.03～0.05mm，每齿进给量f_z=0.1～0.15mm/z。

由于石材硬而脆，切屑均为碎的小颗粒，容屑和排屑容易，所以通常面铣刀都做成密齿，铣削效率仍然较高。

铣削平面采用不对称顺铣，从平面的外围四周向中心部位铣，走圆角路径，可以防止平面周边产生破损、掉边等缺陷，不要走往返的直角路径，如图2-174所示。

图2-174 走圆角路径

刀具的磨损主要是石材中Si₂ O₃和Al₂ O₃等硬质点对金刚石和硬质合金刀具产生机械磨损，主要在后面产生沟槽磨损，磨钝失效标准VB=0.4mm。