8铣刀与铣削

教师：冯和平信箱：[e-mail]第8章铣削与铣刀Workhardandmakeprogresseveryday.军需学院机电系工艺教研室第8章铣削铣刀铣刀（millingcutters）是一种应用广泛的多刃回转刀具。(1)按用途分类的铣刀：圆柱铣刀、端铣刀、盘形铣刀、锯片铣刀、立铣刀、键槽铣刀、角度铣刀、成形铣刀；(2)按齿背加工形式分：尖齿铣刀——重磨后面；铲齿铣刀——重磨前面尖齿铣刀齿背经铣削而成，后刀面是简单平面，如图a所示，用钝后重磨后刀面即可。该刀具应用很广泛，加工平面及沟槽的铣刀一般都设计成尖齿的。铲齿铣刀与尖齿铣刀的主要区别是有铲制而成的特殊形状的后刀面，如图b所示，用钝后重磨前刀面。经铲制的后刀面可保证铣刀在其使用的全过程中廓形不变。(3)按齿数疏密程度分：粗齿铣刀、细齿铣刀、密齿铣刀。军需学院机电系工艺教研室第8章铣削铣刀军需学院机电系工艺教研室军需学院机电系工艺教研室军需学院机电系工艺教研室第8章铣削铣刀内容铣刀种类、结构、特点与应用铣削用量、方式，切削层参数目的进行铣削工艺设计与实施要求掌握铣刀种类与应用，铣削用量与方式选择，切削层参数计算军需学院机电系工艺教研室8.1铣刀的几何参数圆柱铣刀的几何角度图8-2圆柱形铣刀的几何角度a)圆柱形铣刀静止参考系b）圆柱形铣刀几何角度军需学院机电系工艺教研室圆柱铣刀的几何角度前角为了便于制造，规定圆柱铣刀的前角用法平面前角γn表示。但检验用γocosontgtg铣削钢件：γo=10°～20°铣削铸铁件：γo=5°～15°8.1铣刀的几何参数军需学院机电系工艺教研室后角圆柱铣刀的后角是用正交平面后角αo表示。粗加工：αo＝12°精加工：αo＝16°螺旋角圆柱铣刀的螺旋角β就是其刃倾角λ。1.它能使切削刃逐渐切入和切离工件，而且同时工作齿数较多，故能提高铣削过程的平稳性；2.增大实际工作前角，切削轻快；3.形成螺旋形切屑，容易排屑。粗齿铣刀：β＝40°～45°细齿铣刀：β＝30°～35°圆柱铣刀的几何角度军需学院机电系工艺教研室8.1面铣刀的几何角度图8-3面铣刀的几何角度a)面铣刀的静止参考系b）面铣刀的几何角度军需学院机电系工艺教研室可转位铣刀主要几何角度的符号及意义军需学院机电系工艺教研室可转位铣刀主要几何角度的符号及意义名称符号定义作用前角0前面与基面间的夹角，在正交平面中测量。决定切削刃的锋利程度和强度。增大前角可减小切屑变形，减小切削力和切削功率。刃倾角ls主切削刃与基面间的夹角，在切削平面中测量。控制切屑流向，影响切削刃强度和切削分力的大小。背前角p前面与基面间的夹角，在背平面中测量。（轴向前角）决定切削刃的强度和切屑的流向，影响切削分力的大小和表面质量。侧前角f前面与基面间的夹角，在假定工作平面中测量。（径向前角）决定刀齿的强度和切削力的大小。主偏角Kr主切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。影响刀尖部分的强度、切削分力之间的比例、工件表面的形状和切削刃参加切削的长度。副偏角Kr'副切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。减小副切削刃、副后面与工件已加工表面的摩擦，影响表面粗糙度。后角a0后面与切削平面间的夹角，在正交平面中测量。减小后面与工作表面间的摩擦，并与前角决定切削刃的锋利和强度。军需学院机电系工艺教研室8.2铣削用量和切削层参数背吃刀量ap：平行于刀具轴线方向度量切削层的最大尺寸。侧吃刀量ae：垂直于刀具轴线方向度量切削层的最大尺寸。图8-4铣削用量a)圆周铣削b）端铣军需学院机电系工艺教研室8.2铣削用量和切削层参数军需学院机电系工艺教研室8.2铣削用量和切削层参数每齿进给量fz进给量ff=Zfz进给速度vf=fn=Znfz进给运动参数铣削速度钻削速度vc=πdn/1000军需学院机电系工艺教研室8.2铣削用量和切削层参数切削层参数图8-5铣刀切削层参数a)圆柱形铣刀b）面铣刀军需学院机电系工艺教研室8.2铣削用量和切削层参数图8-6圆柱形铣刀切削层参数军需学院机电系工艺教研室8.3铣削力图8-7铣削力a)圆柱形铣刀铣削力b）面铣刀铣削力军需学院机电系工艺教研室军需学院机电系工艺教研室铣削方式是指铣削时铣刀相对于工件的运动和位置关系。（1）圆周铣削方式（周铣法）周铣法有两种铣削方式：逆铣法和顺铣法。8.4铣削方式军需学院机电系工艺教研室（a）逆铣（b）顺铣8.4铣削方式军需学院机电系工艺教研室8.4铣削方式铣削时，螺母固定，丝杠由齿轮传动。图8-8逆铣与顺铣a)逆铣b）顺铣军需学院机电系工艺教研室1）逆铣逆铣时，刀齿的切削厚度从ac=0至acmax。当ac=0时，刀齿在工件表面上挤压和摩擦，刀齿较易磨损。同时，工件表面受到较大的挤压应力，冷硬现象严重，更加剧刀齿磨损，并影响已加工表面质量。此外，逆铣时刀齿作用于工件上的垂直进给力FfN朝上有挑起工件的趋势，这就要求工件装夹紧固。但是逆铣时刀齿是从切削层内部开始工作的，当工件表面有硬皮时，对刀齿没有直接影响；同时作用于工件上的进给力Ff与其进给方向相反，使铣床工作台进给机构中的丝杠螺母始终保持良好的右侧面接触，因此进给速度比较平稳。铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相反。8.4铣削方式军需学院机电系工艺教研室2）顺铣顺铣时，刀齿的切削厚度从acmax到ac=0。容易切下切削层，刀齿磨损较少，已加工表面质量较高。顺铣法可提高刀具耐用度2～3倍。但在顺铣过程中，作用于工件上的进给力Ff与其进给方向相同，此时如果铣床工作台下面的传动丝杠与螺母之间的间隙较大，则力Ff有可能使工作台连同丝杠一起沿进给方向移动，导致丝杠与螺母之间的间隙转移到另一侧面上去，引起进给速度时快时慢，影响工件表面粗糙度，有时甚至会因进给量突然增加很多而损坏铣刀刀齿。因此，采用顺铣法加工时，要求铣床的进给机构具有消除丝杠螺母间隙的装置。此外，用顺铣法加工时，要求工件表面没有硬皮，否则铣刀很易磨损。铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相同。8.4铣削方式军需学院机电系工艺教研室8.4铣削方式一般情况下，尤其是粗加工或是加工有硬皮的毛坯时，多采用逆铣。精加工时，加工余量小，铣削力小，不易引起工作台窜动，可采用顺铣。军需学院机电系工艺教研室（2）端面铣削方式（端铣法）1）对称铣削刀齿切入工件与切出工件的切削厚度ac相同者称为对称铣削。2）不对称铣削刀齿切入时的切削厚度小于或大于切出时的切削厚度者称为不对称铣削。8.4铣削方式军需学院机电系工艺教研室a对称端铣b不对称逆铣c不对称端顺铣8.4铣削方式军需学院机电系工艺教研室8.5铣刀磨损与寿命铣刀的磨损磨损形式：材料——高速钢铣刀：后面磨损硬质合金铣刀：前后面磨损断续切削——机械和热冲击——疲劳磨损强度差——裂纹破损军需学院机电系工艺教研室8.5铣刀磨损与寿命防止破损的措施合理选择刀片牌号合理选择铣削用量合理选择铣刀与工件间的相对位置军需学院机电系工艺教研室图8-12面铣刀切入工件时，前面与工件的接触位置a)面铣刀刀齿切削面积b）γf＜0c）γf＞ઠ军需学院机电系工艺教研室8.5铣刀磨损与寿命图8-13最佳铣刀直径与安装位置的选择a)不对称顺铣b）对称铣削c）大直径铣刀对称铣削d）大直径铣刀不对称铣削军需学院机电系工艺教研室`高速钢圆柱形铣刀T=100~400min粗铣：VB=0.4---0.6精铣：VB=0.15---0.25硬质合金面铣刀T=80~600min铣削钢件：VB=1~1.2铣削铸铁件：VB=1.5~2铣刀寿命军需学院机电系工艺教研室8.6常用尖齿铣刀结构特点与应用用途：加工狭长平面,目前使用较少。结构：分为粗齿（粗加工）和细齿（精加工）；粗齿和细齿又分为直槽(不常用)和螺旋槽(左旋和右旋)用圆周上的刀刃进行切削外径D：50、63、80、100；孔径：22、27、32、40选刀原则：L刀B工件；在保证刚度强度容屑空间和重磨次数前提下，D尽量小；铣削用量——铣刀心轴直径——铣刀直径圆柱铣刀军需学院机电系工艺教研室结构：圆柱面切削刃：主切削刃，一般为螺旋齿，增加切削平稳性，提高加工精度。端面切削刀：副切削刃，主要用来加工（挤压摩擦）与侧面垂直的底平面。有的刀具端面切削刃通过中心，可轴向进给，适宜模具加工。由于普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以立铣刀不能作轴向进给，8.6.2立铣刀立铣刀：用于加工凹槽、台阶面以及成形表面；图8-14高速钢立铣刀a)端面切削刃不通过中心b）端面切削刃通过中心军需学院机电系工艺教研室8.6.2立铣刀分类：粗齿、中齿和细齿。特点：刀具重磨后直径会变化。为了改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止切屑堵塞，刀齿数比较少，容屑槽圆弧半径则较大。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，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。军需学院机电系工艺教研室8.6.2立铣刀分为直柄、削平型直柄、莫氏锥柄和7:24锥柄；直径较小的立铣刀，一般制成带柄形式。φ2～φ71mm的立铣刀为直柄；φ6～φ63mm的立铣刀为莫氏推柄；φ25～80mm的立铣刀为带有螺孔的7：24锥柄，螺孔用来拉紧刀具。直径大干φ40～φ160mm的立铣刀可做成套式结构。削平型直柄工具用带紧固螺钉的刀夹（立铣刀夹头）用于小规格的立铣刀。削平型直柄波刃立铣刀①能将狭长的薄切屑变成厚而短的碎切屑，使排屑变得流畅；②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；③与工件接触的切削刃长度较短，刀具不易产生振动；④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。军需学院机电系工艺教研室硬质合金立铣刀分类：整体式立铣刀,可转位立铣刀整体式立铣刀d=3~20mm,标准螺旋角为30°,45°和60°齿数：2、4、6.6齿螺旋角大，适用精加工。标准刀具齿数少，适宜粗加工。军需学院机电系工艺教研室图8-18(a)硬质合金可转位立铣刀实物照片军需学院机电系工艺教研室硬质合金立铣刀可转位立铣刀：d=12~50mm普通型可转位立铣刀a：粗半精铣台阶面、开口槽端面刃过中心立铣刀b：有1端面切削刃通过中心，可轴向进给，圆刀片立铣刀c：铣削根部有圆角的表面。背吃刀量小于刀片半径。坡铣角度小于5°可转位钻铣刀d：1个切削刃通过中心，且低于中心线0.15-0.3军需学院机电系工艺教研室坡铣沿横截面轮廓的铣削方式称为等高铣沿纵截面轮廓的铣削方式称坡铣。等高铣优于坡铣因为等高铣的切削条件比较一致，切削平稳，工件表面的粗糙度情况也比较好，而爬坡铣的切削条件极不稳定，刀具接近中心处极易发生崩刃，工件表面的粗糙度情况也不理想。而在采用爬坡铣的情况下，实验表明，顺铣的刀具寿命优于逆铣，向上铣的刀具寿命要优于向下铣。军需学院机电系工艺教研室刀片排列结构可转位铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。按排列方式可分为平装结构和立装结构两大类。(1)平装结构(刀片径向排列)国外以山特维克(SANDVIK)、瓦尔特(WALTER)、山高(SECO)公司的产品为代表，国内大多数工具厂生产的可转位铣刀均采用此种结构型式平装结构铣刀的刀体结构工艺性好，容易加工，并可采用无孔刀片(刀片价格较低，可重磨)。由于需要夹紧元件，刀片的一部分被覆盖，容屑空间较小，且切削力方向的硬质合金截面较小，故平装结构的铣刀一般用于轻型和中型的铣削加工。军需学院机电系工艺教研室(2)立装结构(刀片切向排列)国外以英格索尔(INGERSOLL)公司的产品为代表，国外WALTER公司、国内哈一工英格索尔数控刀具厂、陕西航空硬质合金工具厂均生产此种结构型式的铣刀立装结构的刀片只用一个螺钉固定在刀槽上，结构简单，转位方便。虽然刀具零件较少，但刀体的加工难度较大，一般需用五坐标加工中心进行加工。由于刀片采用切削力夹紧，夹紧力随切削力的增大而增大，因此可省去夹紧元件，增大容屑空间。由于刀片切向安装，在切削力方