1-第一章-铣削的基本知识

中等职业教育机电类专业“十一五”规划教材中国机械工业教育协会全国职业培训教学工作指导委员会机电专业委员会组编黄冰编铣工工艺学第一章铣削的基本知识1.了解铣刀材料，理解铣刀主要几何角度的意义及其作用，掌握合理选择铣刀几何角度的原则2.理解并掌握铣削用量及其选择原则。3.了解切削液的作用、种类、性能及其选用。4.了解常用量具的种类、结构、作用，并能正确、熟练地使用各种常用量具。第一节铣刀一、铣刀切削部分的材料1.铣刀切削部分材料的要求(1)高的硬度和耐磨性刀具材料应具有足够的硬度，至少应高于被切削工件的硬度。(2)足够的强度和韧性在切削过程中，刀具会受到很大的力，所以刀具材料要具有足够的强度，否则会断裂和损坏。(3)良好的热硬性在切削过程中刀具和切削区的温度会很高，尤其是速度较高时温度会更高，因此刀具材料在高温下仍能保持较高的硬度，能继续进行切削的性能称为耐热性或热硬性。(4)良好的工艺性为了能顺利地制造出一定形状和尺寸的刀具，尤其对形状比较复杂的铣刀，一般要求刀具材料具有良好的工艺性。2.铣刀切削部分常用的材料常用的铣刀切削部分常用的材料有高速工具钢和硬质合金两大类。第一节铣刀(1)高速工具钢高速工具钢简称高速钢。高速钢的强度较高，韧性也较好，能磨出锋利的刃口，并具有良好的工艺性，能锻造，容易加工，是制造铣刀的良好材料。(2)硬质合金硬质合金是由高硬度难熔的金属碳化物和金属粘结剂，用粉末冶金工艺制成。切削加工用硬质合金按其切屑排出形式和加工对象的范围可分为三个主要类别，分别以字母P、M、K表示。1)K类(钨钴类)硬质合金。第一节铣刀在牌号后面加汉语拼音字母X，表示细晶粒；加J表示极细晶粒；加C表示粗晶粒；后面不加字母均为中晶粒。2)P类(钨钛钴类)硬质合金。3)M类\[钨钛钽(铌)钴类\](通用)硬质合金。在K类硬质合金中加入稀有金属的碳化物，也能提高综合切削性能，故也属通用硬质合金，其牌号有YA6(即YG6A代号为K10)和YG8N(K20)等。3.涂层刀具材料第一节铣刀涂层刀具材料是在以硬质合金或高速钢为基体的刀具材料上，涂上一层高硬度和高耐磨的涂层材料，其厚度仅几微米。二、铣刀的种类及标记1.铣刀的种类铣刀的种类很多，分类方法也较多，现按常见的几种分类方法介绍如下。(1)按切削部分的材料分类1)高速钢铣刀。2)硬质合金铣刀。第一节铣刀(2)按铣刀用途分类1)加工平面用的铣刀。2)加工沟槽用的铣刀。3)加工成形面用的铣刀。(3)按铣刀刀齿的构造分类1)尖齿铣刀。图1-1铣刀刀齿的构造形式a)尖齿铣刀b)铲齿铣刀第一节铣刀2)铲齿铣刀。2.铣刀的标记(1)铣刀标记的内容为了便于辨别铣刀的规格、材料和制造单位等，在铣刀上都刻有标记。1)制造厂的商标。2)制造铣刀的材料。3)铣刀尺寸规格。(2)各类铣刀尺寸规格的标注铣刀尺寸规格的标注方法，随铣刀的形状不同而略有区别。第一节铣刀1)圆柱形铣刀、三面刃铣刀和锯片铣刀等均以外圆直径×宽度×内孔直径来表示。2)立铣刀和键槽铣刀等一般只标注外圆直径。3)角度铣刀和半圆铣刀等，一般以外圆直径×宽度×内孔直径×角度(或圆弧半径)表示。其他各种铣刀的尺寸规格标记方法都大致相同，都以表示出铣刀的主要规格为目的。三、铣刀主要部分的名称和角度第一节铣刀图1-2切刀各部分名称和几何角度1—待加工表面2—切屑3—基面4—前面5—后面6—已加工表面7—切削平面第一节铣刀1.刀具各部分的名称和角度最简单的单刃刀具的切削情况如图1⁃2所示。(1)待加工表面工件上有待加工表面1。(2)已加工表面工件上经刀具切削后产生的表面6。(3)基面是指图上的假想平面3，它是通过切削刃上选定点并与该点切削速度方向垂直的平面。(4)切削平面图1-2上的假想平面7，它是通过切削刃上选定点并与基面垂直的平面。(5)前面刀具上切屑2流过的表面4。第一节铣刀(6)后面与工件上切削中产生的已加工表面相对的表面5。(7)切削刃刀具前面上拟作切削用的切削刃，是图上前面4和后面5的相交线。图1-3圆柱形铣刀及其组成部分a)组成方式b)各部分名称及角度1—待加工表面2—切屑3—基面4—前面5—后面6—已加工表面7—切削平面8—过渡表面第一节铣刀(8)前角前面与基面之间的夹角，代号是γo。(9)后角后面与切削平面的夹角，代号是αo。2.圆柱形铣刀各部分的名称和角度若将几把切刀分布在一个圆周上，组成如图1⁃3所示的圆柱形铣刀。图1-4螺旋齿圆柱形铣刀a)铣削过程b)螺旋角第一节铣刀3.三面刃铣刀的角度三面刃铣刀也可看成是由几把简单的切槽刀具组成的。图1-5三面刃铣刀的构成a)切沟槽的刀具b)三面刃铣刀第一节铣刀4.面铣刀的角度面铣刀的构造如图1⁃6所示。图1-6面铣刀的构成a)外圆车刀b)构成方式第一节铣刀第二节铣削运动和铣削用量一、铣削的基本运动铣床为了实现铣削加工，必须使铣刀和工件作相对运动，它包括主运动和进给运动两种。1.主运动主运动是切除工件表面多余材料所需的基本运动，是指直接切除工件上待加工层，使之转变为切屑的主要运动。2.进给运动进给运动是使工件切削层材料相继进入切削，从而加工出完整表面所需的运动，铣削运动中，工件的移动或回转、铣刀的移动等都是进给运动。(1)断续进给控制切削刃切入被切层深度的进给运动。(2)连续进给沿着所要形成的工件表面的进给运动。进给运动按运动方向又分为：沿工作台面长度方向的纵向进给；沿工作台面宽度方向的横向进给；垂向进给等进给运动。二、铣削用量的基本概念铣削用量（见图1⁃7）包括铣削速度、进给量、侧吃刀量和背吃刀量。第二节铣削运动和铣削用量图1-7铣削用量a)周边铣削b)端面铣削1—待加工表面2—已加工表面3—过渡表面第二节铣削运动和铣削用量1.铣削速度vc铣削时铣刀切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为铣削速度。例1-1在X6132铣床上，用直径为80mm的圆柱形铣刀，以25m／min的铣削速度进行铣削。问主轴转速应调整到多少?解已知d0=80mm；vc=25m／min。n=1000/π=1000×25m/min/π×80mm=99．5r/min2.进给量f刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，称为进给量。第二节铣削运动和铣削用量(1)每齿进给量fz铣刀每转过一个齿时，刀齿相对工件在进给运动方向上的位移量。(2)每转进给量f铣刀每转一转时，铣刀相对工件在进给运动方向上的位移量。(3)进给速度vf(又称每分钟进给量)切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬时速度。三种进给量的关系为vf=fn=fzzn(1⁃3)例1-2用直径为20mm，齿数为3的立铣刀，在X5032铣床上铣削。vc=25m／min，0.04mm／z。求铣床的转速和进给速度。第二节铣削运动和铣削用量解已知vc=25m／min；fz=0.04mm／z；z=3；d0=20mm。代入公式计算得3.背吃刀量ap背吃刀量是指在通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量，用符号ap表示，单位是mm。4.侧吃刀量ae侧吃刀量是在平行于工作平面并垂直于切削刃基点的进给方向上测量的吃刀量，用符号ae表示，单位是mm。铣削时由于采用的铣削方法和选用的铣刀不同，侧吃刀量和背吃刀量不同。第二节铣削运动和铣削用量图1-8背吃刀量和侧吃刀量a)周边铣b)端面铣第二节铣削运动和铣削用量第三节切削液一、切削液的作用1.冷却作用在铣削过程中，会产生大量的热量，致使刀尖附近的温度很高，而使切削刃磨损加快。2.润滑作用在铣削时，切削刃及其附近与工件被切削处发生强烈的摩擦，这种摩擦一方面会使切削刃磨损；另一方面会增大表面粗糙度值和降低表面质量。3.冲洗作用在浇注切削液时，能把铣刀齿槽中和工件上的切屑冲去，尤其在铣削沟槽等切屑不易排出的地方，较大流量的切削液能把切屑冲出来。二、切削液的种类、性能和选用1.切削液的种类和主要性能切削液根据其性质不同而分为水基切削液和油基切削液两大类。(1)乳化液乳化液是把乳化油加10～20倍的水稀释而成的乳白色液体。第三节切削液(2)切削油主要是矿物油，其他还有采用动物油和植物油等。2.切削液的选用切削液应根据工件材料、刀具材料和加工工艺等具体条件来选用。1)粗加工时，由于切削量大，产生的热量多，温度高，而对表面质量的要求却不高，所以应采用以冷却为主的切削液。第三节切削液2)精加工时，对工件表面质量的要求较高，并希望铣刀寿命长，另外，由于精加工时切削量少，产生的热量也少，所以对冷却的作用要求不高。3)铣削不锈钢和高强度材料时，粗加工用较稀的乳化液；精加工用含有极压添加剂的煤油、浓度高的乳化液和硫化油(柴油加20％脂肪和5％硫黄)等。4)铣削铸铁和黄铜等脆性材料时，由于切屑呈细小颗粒状，和切削液混合后，容易堵塞冷却系统、机床导轨和丝杠、铣刀齿槽等。第三节切削液5)用硬质合金铣刀作高速切削时，由于刀齿的耐热性好，故一般不用切削液，必要时用乳化液。在使用切削液时，为了得到良好的效果，应注意以下几点：①用硬质合金作高速切削时，若必须使用切削液，则应在开始切削之前就连续充分地浇注，以免刀片因骤冷而碎裂。②切削液应浇到刀齿与工件接触处，即尽量浇注在靠近温度最高的地方。第三节切削液③在使用切削液时，量要充分，而且一开始就使用，使铣刀得到充分冷却，并使工件的温度与室温接近，以减少热胀冷缩的影响。铣削时常用切削液的选用情况见表1-1。表1-1常用切削液选用表第三节切削液表1-1常用切削液选用表第三节切削液第四节常用量具一、游标量具游标量具是利用尺身和游标刻线间长度之差原理制成的量具。1.游标卡尺游标卡尺是机械制造厂常用的量具之一，有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五种型式。(1)游标卡尺的结构游标卡尺的式样很多，常用的如图1-9所示。图1-9游标卡尺a)带微动装置的游标卡尺b)三用游标卡尺1—尺身2—内测量爪3、5—制动螺钉4—游标6—微动装置7—滚花螺母8—螺杆9—外测量爪10—深度尺第四节常用量具(2)游标卡尺的标记原理及读数游标卡尺的卡身和游标上都有刻线，测量时配合起来读数。1)分度值为0.1mm的游标卡尺主标尺的标尺间隔为1mm。另一种分度值为0．1mm的游标卡尺，游标尺上10格是19mm。图1-100.1mm游标卡尺的读数方法a)第六个标尺标记对齐b)第五个标尺标记对齐第四节常用量具①读出游标尺上“零”标尺标记左侧在主标尺上的整毫米数，为4mm。②读出游标尺上哪一个标尺标记与主标尺的标尺标记对齐，读出小数。图1-10b中为第五个标尺标记与主标尺的标尺标记对齐，是5×0.1mm=0.5mm。③把上面两个读数相加，即为测得的尺寸。即4mm+0.5mm=4.5mm。2)分度值为0.05mm的游标卡尺。第四节常用量具图1-110.05mm游标卡尺的读数方法第四节常用量具3)分度值为0.02mm的游标卡尺。图1⁃12a的尺寸为3mm+0．02mm×12=3．24mm图1-120.02mm游标卡尺的读数方法a)第12个标尺标记对齐b)第24个标尺标记对齐第四节常用量具2.游标万能角度尺游标万能角度尺，可测任意角度的量尺，有Ⅰ、Ⅱ两种型号。(1)分度值为5′的游标万能角度尺(Ⅱ型)Ⅱ型游标万能角度尺的结构如图1-13a所示。23°/12=115′=1°55′图1-13Ⅱ型游标万能角度尺a)Ⅱ型游标万能角度尺外形b)标尺1—直尺2—转盘3—主尺4—游标5—基尺第四节常用量具(2)分度值为2′的万能角度尺(Ⅰ型)Ⅰ型游标万能角度尺如图1-14a所示，可以测量320°的任意角度。图1-14Ⅰ型游标万能角度尺a)Ⅰ型游标万能角度尺外形b)Ⅰ型游标万能角度尺测量方法示意图1—主尺2—直角尺3—游标4—锁紧装置5—基尺6—直尺7—卡块第四节常用量具二、千分尺千分尺是用微分筒读数的分度值为0．01mm、0．001mm、0．002mm或0．005mm的量尺。1.外径千分尺(1)外径千分尺的外形与结构常用的外径千分尺的外形与结构如图1-15所示。图1-15外径千分尺的结构形状a)外形b)结构1—尺架2—测砧3—锁紧装置4—固定套管5—轴套6—衬套7—微分筒8—测微螺杆9—罩壳10—弹簧11—