2铣刀的种类和结构特点

铣刀的种类和结构特点铣刀的种类很多(大部分已经标准化)，其分类方法也很多，下面是几种通常的分类方法和常用的铣刀。按铣刀切削部分的材料分类：高速钢铣刀、硬质合金铣刀、特殊材料刀具、涂层刀具等。高速钢铣刀有整体的和镶齿的两种一般形状较复杂的铣刀都是整体高速钢铣刀．硬质合金铣刀、陶瓷刀具以及超硬材料刀具大多数不是整体的，将硬质合金刀片以焊接或机械夹固的方式镶装在铣刀刀体上，如硬质合金立铣刀、三面刃铣刀等。按铣刀的刀齿结合方式分类：整体铣刀、镶齿铣刀及特殊形式铣刀等。整体铣刀是指铣刀的切削部分，装夹部分及刀体成一整体。这类铣刀可用高速钢整料制成，也可用高速钢制造切削部分，用结构钢制造刀体部分，然而焊接成一整体，直径不大的立铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀都采用这种结构．镶齿铣刀可分为焊接式和机夹式。机夹式根据刀体结构不同，可分为可转位和不转位。不转位的如高速钢镶齿铣刀的刀体用结构钢，刀齿是高速钢，刀体和刀齿利用尖齿形槽镶嵌在—起。直径较大的三面刃高速钢铣刀和高速钢套式面铣刀，一般都采用这种结构。可转位铣刀是用机械夹固的方式把硬质合金刀片或其它刀具材料安装在刀体上，因而保持了刀片的原有性能。刀刃磨损后，可将刀片转过一个位置继续使用。这种刀具节省了材料，节省了刃磨时间，提高了生产效率。特殊型式铣刀有复合刀具、可逆攻螺纹刀具等等。按刀齿齿背的形式分类：（见图1-4-3）尖齿铣刀、铲齿铣刀。尖齿铣刀的刀齿截面上，齿背是由直线或折线组成，如图1-4-3（b）所示。这类铣刀齿刃锋利，刃磨方便，制造比较容易，生产中常用的二面刃铣刀、圆柱铣刀等都是尖齿铣刀。铲齿铣刀的刀齿截面上，齿背是阿基米德螺线，齿背必须在铲齿机床上铲出。如图1-4-3（a）所示。这类铣刀刃磨后，只要前角不变，齿形也不变。由于铲齿铣刀前角小，因此切削性能差。成形铣刀为了保证刃磨后齿形不变，一般都采用铲齿结构。图1-4-3铣刀刀齿的结构形式(a)铲齿铣刀的刀背截面(b)尖齿铣刀的刀背截面按铣刀的安装方式分类：带孔铣刀、带柄铣刀。带孔铣刀是采用孔安装的铣刀称为带孔铣刀，如三面刃铣刀、圆柱铣刀等。带柄铣刀是采用柄部安装的带柄铣刀，有锥柄和直柄两种形式。较小直径的立铣刀和键槽铣刀是直柄铣刀，较大直径的立铣刀和键槽铣刀是锥柄铣刀。按标准化程度分类：标准刀具、非标准刀具。标准刀具是指专业工厂按国际、国标或部标生产的刀具。如麻花钻、铰刀、铣刀、丝锥、板牙等等。非标准刀具是指需要专门设计制造的刀具。如成形刀、专用刀具等等。按铣刀的用途分：加工平面用铣刀、加工沟槽用的铣刀、加工曲面用铣刀等等。加工平面用铣刀：铣削平面用铣刀主要有圆柱铣刀和端铣刀等等。端铣刀：（见图1-4-4）端铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃，常用于端铣较大的平面。端铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。高速钢端铣刀按国家标准规定，直径d＝80~250mm，螺旋角β＝10°，刀齿数Z＝10~26。硬质合金端铣刀与高速钢铣刀相比，铣削速度较高、加工表面质量也较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，故得到广泛应用。硬质合金端铣刀按刀片和刀齿的安装方式不同，可分为整体式、机夹一焊接式和可转位式。整体式硬质合金端铣刀是将硬质合金刀片焊在刀体上成一整体，目前在数控加工中用得较少。见图1-4-4（a）。(a)整体焊接式面铣刀图1-4-4端铣刀硬质合金机夹—焊接式端铣刀是将硬质合金刀片焊接在小刀头上，再采用机械夹固的方法将刀装夹在刀体槽中。如图1-4-4（b）所示，刀头报废后可换上新刀头，因此延长了刀体的使用寿命。这类铣刀的重磨方式有体外刃磨和体内刃磨两种。硬质合金可转位端铣刀：它是将硬质合金可转位刀片直接用机械夹固的方法安装在铣刀体上，磨钝后，可直接在铣床上将刀片转位更换切削刃或更换刀片。其刀片的夹固方法与可转位车刀的夹固方法相似。与可转位车刀一样且有效率高、寿命长、使用方便、加工质量稳定等优点。可转位面铣刀已形成系列标准。(b)机夹—焊接式面铣刀图1-4-4端铣刀端铣刀的几何角度：见图1-4-5，端铣刀的几何角度由于截面的不同，测得的角度也不同。前角0：端铣刀的前角规定为在主刀刃主剖面0P（主截面）中测得的前刀面与基面之间的夹角。后角0：端铣刀的后角也规定为在主剖面0P（主截面）中测得的后刀面与切削平面之间的夹角。刃倾角s：端铣刀的刃倾角是主切削刃与基面之间的夹角，也在切削平面中测量。它是铣刀的重要角度之一。刃倾角取正值时，可以保护刀尖，但切屑流向已加工表面，刃倾角取负值时，刀尖容易损坏，但切屑流出顺利。主偏角rk：端铣刀的主切削刃与已加工表面之间的夹角是主偏角。也就是主切削刃与进给方向在基面上投影间所夹的角度。主偏角的大小影响刀尖部分的强度和散热条件，影响铣削分力之间的比值。减小主偏角，刀尖部分的强度与散热条件可得到改善；同时，切削厚度减小，切削宽度增大，使刀刃上的负荷减轻，这样可以提高刀具耐用度。副偏角'rk：端铣刀副切削刃与已加工表面之间的夹角是副偏角。也就是副切削刃与进给方向在基面上投影间所夹的角度。副偏角的作用主要是减小副切削刃、副后刀面与工件已加工表面之间的摩擦。端铣刀的副偏角一般取2º~3º。图1-4-5端铣刀的几何角度圆柱铣刀：圆柱铣刀可以看成是由几把切刀均匀分布在圆周上而成，由于铣刀呈圆柱形，所以铣刀的基面是通过切削刃上选定点和圆柱轴线的假想平面。为了使铣削平稳，排屑顺利，圆柱铣刀的刀齿一般都做成螺旋形。圆柱铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。如图1-4-6所示，圆柱铣刀切削部分的几何角度主要有：图1-4-6圆柱铣刀切削部分的几何角度前角当圆柱铣刀的螺旋角为0º时，前角的基本概念与切刀完全相同。当螺旋角不等于0º时，前角有法截面前角n和端截面前角0之分，为了设计与制造方便，规定圆柱铣刀的前角用法平面前角n表示，n与0的换算关系如下：cos0tgtgn一般高速钢铣刀，前角取10º~20º。被加工材料较硬时，前角取较小数值；被子加工材料较软时，前角取较大值。一般铣削钢件时，取0＝10°～20°；铣削铸铁件时，取0＝5°～15°。后角螺旋齿圆柱铣刀同样有法截面后角和端截面后角，为测量和刃磨的方便，其后角规定在正交平面内，圆柱铣刀的后角是正交平面后角（亦即端截面后角）。后角的作用是减少后面与已加工表面之间的摩擦，不损坏已加工表面，使切削过程顺利进行。软材料取大值，硬材料取小值。通常粗加工时取0＝12°，精加工时取0＝16°。圆柱铣刀的主偏角rk为90º，无副偏角（因没有副切削刃）；螺旋角螺旋齿刀刃的切线与铣刀轴线间的夹角称为圆柱铣刀的螺旋角。圆柱形铣刀的螺旋角就是其刃倾角s，它能使刀齿逐渐切入和切离工件，使铣刀同时工作的齿数增加，故能提高铣削过程的平稳性。螺旋角还有使切屑顺利流出的作用。常用的圆柱铣刀，螺旋角为25º~35º，铣削宽平面用大螺旋角40º~45º，精铣用细齿铣刀的螺旋角可以小些，因为精铣时余量小，振动小，反之，粗铣用粗齿铣刀的螺旋角取大些。楔角：楔角也有法面和端面两种，在同一截面内，楔角、前角和后角之后为90º。楔角越小，刀刃越尖，容易切入金属，但强度较差，导热性也差。反之，刀刃强度好，但较难切入金属，影响前角和后角的数值。加工直角沟槽用的铣刀：主要有立铣刀、盘形铣刀、键槽铣刀、锯片铣刀等。立铣刀：立铣刀主要用于加工沟槽、台阶面、平面和二维曲面（如平面凸轮的轮廓）。习惯上用直径表示立铣刀名称，如：Ф16表示直径为Ф16mm的立铣刀。直径较小的立铣刀，一般制成带柄形式。φ2～φ7mm的立铣刀为直柄；φ6～φ63mm的立铣刀为莫氏锥柄；φ25～80mm的立铣刀为带有螺孔的7：24锥柄，螺孔用来拉紧刀具。直径大于φ40～φ160mm的立铣刀可做成套式结构。立铣刀圆周上的切削刃是主切削刃，每个刀齿的主切削刃分布在圆柱面上，呈螺旋线形，其螺旋角在30º~45º之间，这样有利于提高切削过程的平稳性，提高加工精度；端面上的切削刃是副切削刃，切削时一般不宜沿铣刀轴线方向进给。为了提高副切削刃的强度，应在端刃前面上磨出棱边。用立铣刀铣槽时，槽宽有扩张，所以应取直径比槽宽略小的铣刀。为了改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止切屑堵塞，刀齿数应该比较少，容屑槽圆弧半径则应较大。一般粗齿立铣刀齿数Z＝3～4，细齿立铣刀齿数Z＝5～8，套式结构Z＝10～20，容屑槽圆弧半径r＝2～5mm。当立铣刀直径较大时，还可制成不等齿距结构，以增强抗振作用，使切削过程平稳。粗齿立铣刀刀齿少，强度高，容屑空间大，适于粗加工；细齿立铣刀齿数多，工作平稳，适于精加工。标准立铣刀（见图1-4-7）的螺旋角β为40°～45°（粗齿）和30°～35°（细齿），套式结构立铣刀的β为15°～25°。立铣刀主偏角rk为90º，副偏角'rk=1º30’~2º。图1-4-7高速钢立铣刀波形刃立铣刀：（见图1-4-8所示）波形刃立铣刀是在立铣刀的基础上，将螺旋前刀面加工成波浪形螺旋面，它与后刀面相交成波浪形切削刃。图1-4-8波形刃立铣刀相邻两波形刃的峰谷沿轴线错开一定距离，使切削宽度显著减小，而切削刃的实际切削厚度约增大三倍，切下的切屑窄而厚，降低了切削变形程度，并使切削刃避开表面硬化层而切入工件。波形刃使切削刃各点刃倾角、工作前角以及承担的切削负荷均不相同。而且波形刃使同一端截面内的齿距也不相同。这些因素大大减轻了切削力变化的周期性，使切削过程较平稳。波纹立铣刀特点是：能将狭长的薄切屑变成厚而短的碎切屑,使排屑变得流畅；比普通立铣刀容易切进工件，在相同进给量的条件下，它的切削厚度比普通立铣刀要大些，并且减小了切削刃在工件表面的滑动现象，从而提高了刀具的寿命；与工件接触的切削刃长度较短，刀具不易产生振动，由于切削刃是波形的,因而使刀刃的长度增大，所以有利于散热。盘形铣刀：用于铣削螺钉槽及其它工件上的槽。盘铣刀分槽铣刀(单面刃)、两面刃铣刀、三面刃铣刀等。槽铣刀仅在圆柱表面上有刀齿，为了减少端面与沟槽侧面的摩擦，两侧端面做成内凹的锥面，内凹角为0º30´,只能用于加工浅槽。槽铣刀主偏角rk为90º，副偏角'rk=1º30’~2º。两面刃铣刀在圆柱表面和一个端面上做有刀齿，可用于加工台阶面。三面刃铣刀：如图1-4-9所示，三面刃铣刀可以看成由几把简单的切槽刀均匀分布在圆周上而成。为了减少刀具两侧对沟槽两侧的摩擦，切槽刀的两侧加工出副后角和副偏角。三面刃铣刀圆柱面上的切削刃是主切削刃，主切削刃几何角度前角、后角等与圆柱铣刀相同。两侧面上的切削刃是副切削刃，改善了切削条件，提高了切削效率和减小表面粗糙度。三面刃铣刀主要用于加工沟槽和阶台面。三面刃铣刀的刀齿结构可分为直齿（如图1-4-9（a）所示）、镶齿（如图1-4-9（b）所示）和错齿（如图1-4-9（c）所示）三种。a)b)c)图1-4-9三面刃铣刀a)直齿三面刃铣刀b)镶齿三面刃铣刀c)错齿三面刃铣刀直齿三面刃铣刀容易制造、易刃磨。但侧刃前角0＝0º，切削条件较差。镶齿三面刃铣刀可克服整体式三面刃铣刀刃磨以后厚度尺寸变小的不足。刀齿镶嵌在带齿纹的刀体槽中。刀的齿数为Z，则同向倾斜的齿数Z1＝Z/2，并使同向倾斜的相邻齿槽的齿纹错开P/Z1（P为齿纹的齿距）。铣刀重磨后宽度减小时，可将同向倾斜的刀齿取出并顺次移入相邻的同向齿槽内，调整后的铣刀宽度增加了P/Z1，再通过刃磨使之恢复原来的宽度。错齿三面刃铣刀的刀齿间隔地向两个方向倾斜，故称错齿三面刃铣刀。错齿三面刃铣刀刀齿交错向左、右倾斜螺旋角。每一刀齿只在一端有副切削刃，并由角形成副切削刃的正前角，且角使切削过程平稳，易于排屑，从而改善了切削条件。整体错齿铣刀重磨后会减少其宽度尺寸。鍵槽铣刀：（见图1-4-10）键槽铣刀用于加工圆头封闭键槽。键槽铣刀有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心。端面铣削刃为主切削刃，强度较高；圆周切削刃是副切削刃。国家标准规定，直柄键槽铣刀直径d＝2～22mm，锥柄键槽铣刀直径d＝14～50mm。键槽铣刀直径的偏差有e8和d8两种。加工