第十章--銑削與銑刀

1、2021/3/2612021/3/262 第一節(jié) 銑刀的幾何參數(shù) 第二節(jié) 銑削用量和切削層參數(shù) 第三節(jié) 銑削力 第四節(jié) 銑削方式 第五節(jié) 銑刀的磨損 第六節(jié) 常用銑刀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與應(yīng)用 第七節(jié) 可轉(zhuǎn)位面銑刀 第八節(jié) 鏟齒成型銑刀簡介2021/3/263銑刀的種類與用途銑刀的種類與用途: : 銑刀是廣泛用于平面及各種成形表面加工的刀具。1、按用途分類 端銑刀（面銑刀）、圓周銑刀、也叫圓柱銑刀、盤銑刀、鋸片銑刀、立銑刀、鍵槽銑刀、球刀、角度銑刀、R銑刀、成形銑刀等。2、按齒背形式分類a) 尖齒銑刀 b) 鏟齒銑刀 1）尖齒銑刀齒背是用銑刀銑出來的。齒背就是后刀面,用鈍后重磨后刀面。2）鏟齒銑刀齒背是

2、用鏟刀鏟出來的。用鈍后重磨前刀面。2021/3/2643、按銑削原理分類1、面銑刀或端銑刀 刀齒設(shè)計(jì)在銑刀的端面上,這種銑刀一般用來銑削平面、臺肩。2、圓柱銑刀或圓周銑刀 刀齒設(shè)計(jì)在銑刀的圓柱上,這種銑刀有多種形式,可以用來銑削平面、階梯、槽型等。3、成形銑刀 銑刀的形狀按照工件的廓形來設(shè)計(jì),這種銑刀都叫成形銑刀。除去成形銑刀以外,其實(shí)任何一類銑刀都可以看作是端銑刀和周銑刀的組合,從原理上看沒有什么不一樣。2021/3/2652021/3/2662021/3/2672021/3/268 銑刀旋轉(zhuǎn)為銑刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動主運(yùn)動,工件或銑刀的移動為工件或銑刀的移動為進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動。 可加工平面、臺階面

3、、溝槽、成形面等,多刃切削效率高。2021/3/269銑削特點(diǎn)銑削特點(diǎn)（精度（精度IT8-IT9）1）斷續(xù)切削）斷續(xù)切削:刀齒在切人和切出工件時(shí)會產(chǎn)生沖擊產(chǎn)生沖擊（尤其是端銑）,銑削力波動大,此外,b bD D與銑削力周期性變化與銑削力周期性變化,易引發(fā)工藝系統(tǒng)振動振動,使加工表面表面質(zhì)量等級降低質(zhì)量等級降低。當(dāng)振動的頻率與機(jī)床的固有頻率相同或成倍數(shù)時(shí),振動最為嚴(yán)重。另外,當(dāng)高速銑削時(shí),刀齒還要經(jīng)受周期性的冷、熱沖擊,容易出現(xiàn)裂紋和崩刃,使刀具耐用度下降。2）多刀多刃切削多刀多刃切削 銑刀的刀齒多刀齒多,切削刃的總長度大,有利于提高刀具耐用度和生產(chǎn)率生產(chǎn)率,優(yōu)點(diǎn)不少。但也存在下述兩個方面的問題

4、:一是刀齒容易出現(xiàn)徑向跳動,這將造成刀齒負(fù)荷不等,磨損不均勻,影響已加工表面質(zhì)量;二是刀齒的容屑空間必須足夠,否則會損壞刀齒。 3）半封閉式容屑形式）半封閉式容屑形式 :刀齒間空間有限,切屑被封閉在刀槽中,直至刀齒完全脫離工件時(shí)才能將切屑排出。因此,要求刀槽有足夠的容屑空間。4）切入過程）切入過程 圓柱銑刀逆銑時(shí),由于刀齒的切削刃鈍圓半徑rn的存在,使刀齒都要在工件已加工表面上滑行一段距離之后才能切入工件基體。在刀齒切入基體前的過程中,刀齒的刃口圓弧面推擠金屬,實(shí)際工作前角為實(shí)際工作前角為負(fù)值負(fù)值,加劇了刃口與工件之間的摩擦摩擦,導(dǎo)致切削溫度升高切削溫度升高,表面冷作硬化程表面冷作硬化程度增加

5、度增加,刀齒磨損加快刀齒磨損加快,已加工表面粗糙度增加。已加工表面粗糙度增加。2021/3/2610一、一、 坐標(biāo)平面坐標(biāo)平面在正交平面內(nèi):(以圓柱銑刀靜止參考系平面以圓柱銑刀靜止參考系平面)基面Pr:通過選定點(diǎn)并包含軸線的平面通過選定點(diǎn)并包含軸線的平面切削平面Ps:通過選定點(diǎn)并切于與切削刃相切，且垂直通過選定點(diǎn)并切于與切削刃相切，且垂直于的平面于的平面Pr。正交平面Po:與假定工作平面與假定工作平面Pf重合，是垂直于軸線的重合，是垂直于軸線的平面平面2021/3/2611二、二、圓柱銑刀的圓柱銑刀的幾何角度幾何角度 圓柱銑刀的刃傾角s就是銑刀的螺旋角,即是在切削平面Ps中測量的切削刃與基面的

6、夾角。它能使切削刃逐漸切入和切離工件,而且同時(shí)工作齒數(shù)較多,故能提高銑削過程的平穩(wěn)性。粗齒銑刀粗齒銑刀: : 4040 4545細(xì)齒銑刀細(xì)齒銑刀: : 3030 35351、螺旋角、螺旋角2021/3/26122 2、前角。、前角。為了便于制造,規(guī)定圓柱銑刀的前角用法平面Pn前角n表示。檢驗(yàn)時(shí),通常測量0 與根據(jù)公式求出的0比較。 圓柱銑刀的刀齒只有主切削圓柱銑刀的刀齒只有主切削刃刃,無副切削刃無副切削刃,故無副偏角故無副偏角,其其主偏角為主偏角為900銑削鋼件:n =10 20;銑削鑄鐵件:n =5-15。3 3、后角。、后角。圓柱銑刀的后角是用正交平面后角o表示。 粗加工: o 12;精加

7、工: o 16cosontgtg2021/3/26132. 2. 面銑刀幾何角度面銑刀幾何角度 面銑刀的一個刀齒面銑刀的一個刀齒,就相當(dāng)于一把普通外圓車刀就相當(dāng)于一把普通外圓車刀,角度標(biāo)注角度標(biāo)注與車刀相同。與車刀相同。2021/3/2614 端銑刀的o、o、kr、k r和s與車刀的概念完全一樣,只不過端銑刀還經(jīng)常要標(biāo)注切深方向的前角-p、后角- p和進(jìn)給方向的前角-f 、后角- f 。（便于導(dǎo)體設(shè)計(jì)與制造） 銑刀幾何角度的選擇,必須考慮銑削的自身特點(diǎn),如銑削過程的斷續(xù)切削和切削厚度隨時(shí)變化等。對于硬質(zhì)合金面銑刀為避免刀齒受沖擊后而崩刃,一般將前角與刃傾角均選成負(fù)值。2021/3/2615一、

8、一、 銑削用量銑削用量1.1.背吃刀量背吃刀量a aP P : :過選定點(diǎn)并垂直于過選定點(diǎn)并垂直于P Pf的放行上測量的吃刀量的放行上測量的吃刀量。（平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸。）。（平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸。）（a）圓周銑時(shí),ap為被加工表面的寬度。（b）端銑時(shí),ap為切削深度。2.側(cè)吃刀量ae :在在平行于平行于P Pf 并垂直于并垂直于V Vf 方向上測量的吃方向上測量的吃刀量。刀量。（垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸。） （a）圓周銑時(shí),ae為切削層深度。（b）端銑時(shí)ae為被加工表面寬度。2021/3/26163.3.進(jìn)給量進(jìn)給量f fz z、f f、v vf f 每齒進(jìn)給量每

9、齒進(jìn)給量fz,指銑刀每轉(zhuǎn)過一齒相對于工件在進(jìn)給運(yùn)動方指銑刀每轉(zhuǎn)過一齒相對于工件在進(jìn)給運(yùn)動方向上的位移量。單位為向上的位移量。單位為mm/z進(jìn)給量進(jìn)給量f,指銑刀每轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)時(shí)指銑刀每轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)時(shí),工件與銑刀的相對位移量工件與銑刀的相對位移量,單單位為位為mm/r進(jìn)給速度進(jìn)給速度vf ,每分鐘銑刀相對工件的移動距離每分鐘銑刀相對工件的移動距離,單位為單位為mm/minZnffnvzf4.4.銑削速度銑削速度v vc c 指銑刀切削刃上基點(diǎn)相指銑刀切削刃上基點(diǎn)相對于工件的主運(yùn)動的瞬時(shí)對于工件的主運(yùn)動的瞬時(shí)速度速度(一般指銑刀外緣處的一般指銑刀外緣處的線速度線速度)1000/dnvc2021/3/261

10、7刀具材料參考進(jìn)給量參考進(jìn)給量高速鋼圓柱銑刀鋼0.10.5鑄鐵0.120.20端銑刀鋼0.040.06鑄鐵0.150.20三面刃銑刀鋼0.040.06鑄鐵0.150.25硬質(zhì)合金銑刀鋼0.10.20鑄鐵0.150.30工件材料銑削速度銑削速度（m/min）說明高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀2020451501901.粗銑時(shí)取小值,精銑時(shí)取大值2.工件材料強(qiáng)度和硬度高時(shí)取小值,反之取大值。3.刀具材料耐熱性好取大值,耐熱性差時(shí)取小值45203512015040Cr15256090HT150142270100黃銅3060120200鋁合金112300400600不銹鋼1625501002021/3/261

11、8二、二、 切削層參數(shù)切削層參數(shù)（1）切削層公稱厚度切削層公稱厚度hD ,銑刀上相鄰兩個刀齒主切削刃形成的過渡表面間的垂直距離。1.1.直齒圓柱銑刀直齒圓柱銑刀sinzDfh切削厚度是一個隨時(shí)變化的量。每一瞬間的值為:maxsinDzhf2021/3/2619通常以=/2時(shí)的切削厚度作為平均切削厚度則:平均切削厚度為: sin/2cos12/1cossin/22DavzeoeoeDavzohfadadahfd 切削層公稱度bD寬切削刃參加工作長度。bD = ap 2021/3/26202.2.螺旋齒圓柱銑刀螺旋齒圓柱銑刀bD 隨刀齒工作位置不同而變化。刀齒切入工件后, bD 由零逐漸增大至最大

12、值,然后逐漸減小至零。sinzDfh2021/3/2621rzDfhsincosrpDabsin/pefpezwDava a va a f zQAvdnd 刀齒開始切入時(shí)厚度最小,在中心位置時(shí)最大,以后又逐漸減小。3.3.端銑刀端銑刀2021/3/2622(一）一） 作用在銑刀刀齒上的銑削力作用在銑刀刀齒上的銑削力根據(jù)對刀具和銑削加工動力的影響可分為: （1）主切削力）主切削力Fc 在銑刀圓周方向上的分力,又稱切向力或圓周力。消耗功率最多,是主切削力。 （2）垂直銑削力）垂直銑削力Fcn 在銑刀的半徑方向上的分力,又稱徑向力。一般不消耗功率,但會使刀桿彎曲變形。 （3）背向力（軸向力）背向力（

13、軸向力）Fp 它作用于銑刀的軸線方向。 Fcn 與與Fp的大小對螺旋齒圓柱銑刀來說與螺旋角（s）的大小有關(guān);端銑刀的Fcn 與與Fp則與主偏角r和刃傾角s的大小有關(guān)。2021/3/2623圓柱銑刀切削力 端銑刀切削力2021/3/2624(二二) 作用在工件上的銑削分力作用在工件上的銑削分力 Ff和和FfN 根據(jù)對加工過程和機(jī)床的影響根據(jù)對加工過程和機(jī)床的影響, ,按工作臺運(yùn)動方向分解按工作臺運(yùn)動方向分解: :（1 1）縱向分力）縱向分力F Ff f: :與工作臺的縱向運(yùn)動方向平行,又稱進(jìn)給力,它消耗進(jìn)給電機(jī)的功率。（其作用方向順銑時(shí)與進(jìn)給方向一其作用方向順銑時(shí)與進(jìn)給方向一致致;逆銑時(shí)與進(jìn)給方

14、向相反。逆銑時(shí)與進(jìn)給方向相反。 ）（2 2）垂直分力）垂直分力F Ffnfn: :作用在銑床工作臺面的垂直方向上,由于銑床這個方向上的剛度最低,當(dāng)Fv大時(shí),易引起振動。（其作其作用方向可能向下用方向可能向下,將工件壓向工作臺將工件壓向工作臺,也可能向上也可能向上,將工件自銑將工件自銑床工作臺抬起。床工作臺抬起。 ）（3 3）橫向進(jìn)給力橫向進(jìn)給力 Fe : 作用于橫向進(jìn)給方向的分力。2021/3/2625表表 各銑削分力的比值各銑削分力的比值 銑削條件比式對稱銑不對稱銑逆銑順銑端 銑e=（0.40.8）doz=0.10.2mm/zFf/Fc0.30.40.60.90.150.30Fv/Fc0.8

15、50.950.450.70.91.00Fe/Fc0.50.550.50.550.50.55圓周銑削（立銑刀、盤銑刀、圓柱銑刀和成形銑刀）e=0.05doz=0.10.2mm/zFf/Fc 1.01.20.800.90Fv/Fc0.20.30.750.800.350.40（或0.28tan）0.350.40（或0.28tan）Fe/Fc 主切削力可根據(jù)主切削力可根據(jù)M M= = F Fc cd do o /2/2求得求得, ,其他各力則可根據(jù)它其他各力則可根據(jù)它們與主切削力們與主切削力F Fc c的比值（見表）求得。的比值（見表）求得。2021/3/2626二、二、 銑削力計(jì)算銑削力計(jì)算主切削力

16、主切削力F Fc c的計(jì)算還可用有關(guān)手冊經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算的計(jì)算還可用有關(guān)手冊經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算, ,它與工它與工件材料、刀具材料、銑刀的形式以及銑削用量有關(guān)。件材料、刀具材料、銑刀的形式以及銑削用量有關(guān)。 2021/3/2627一、圓周銑削方式一、圓周銑削方式周銑有順銑和逆銑兩種方式。2021/3/2628 逆銑時(shí)逆銑時(shí),（1 1）刀齒的切削厚度從ac=0至acmax,軌跡線平坦拉長,切削平穩(wěn);（2 2）由于切削齒刃鈍圓半徑的影響,在開始切入時(shí)刀齒在工作表面上打滑、產(chǎn)生擠壓和摩擦,使已加工表面產(chǎn)生硬化,表面粗糙度值變大,銑刀磨損增大。同時(shí),工件表面受到較大的擠壓應(yīng)力,冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重,加劇刀齒磨損,

17、并影響已加工表面質(zhì)量。2021/3/2629 順銑時(shí)順銑時(shí), ,（1 1）切削厚度由厚變薄,無“滑行”現(xiàn)象,軌跡線短而陡,（2）摩擦擠壓較輕,加工表面粗糙度值小,銑削力小,銑刀磨損也小。同時(shí),（3）垂直分力向下,將工件壓向工作臺,避免銑削時(shí)上下振動。 （4）但切削力的水平分力與進(jìn)給方向相同,有使絲杠和絲母工作面脫開的趨勢,容易引起加工中水平方向的竄動。 總體來看,順銑比逆銑優(yōu)點(diǎn)多,但必須要求機(jī)床有消除間隙機(jī)構(gòu)。 （3 3）作用于工件上的進(jìn)給力Ff與其進(jìn)給方向相反,使銑床工作臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的絲杠螺母始終保持良好的左側(cè)面接觸,因此進(jìn)給速度比較平穩(wěn)。 逆銑時(shí)刀齒是從切削層內(nèi)部開始工作的,當(dāng)工件表面有硬

18、皮時(shí),對刀齒沒有直接影響;（4 4）切削力的垂直分力方向向上,有使工作臺抬起的趨勢,影響夾緊力。2021/3/2630二、端銑方式二、端銑方式 端銑有對稱銑與不對稱逆銑、端銑有對稱銑與不對稱逆銑、 不對稱順銑三種方式。不對稱順銑三種方式。 銑淬硬鋼采用對稱銑;銑碳鋼和合金鋼用不對稱逆銑,減小切入沖擊,刀具壽命;銑不銹鋼和耐熱合金用不對稱順銑。2021/3/26311 1）對稱銑削（）對稱銑削（a a圖）圖）被銑工件安放在銑刀軸心移動軌跡的對稱位置時(shí),稱為對稱銑削。把銑刀刀齒切入工件處和銑刀中心的連線與銑刀軸心移動軌跡間的夾角,稱為切入角;銑刀刀齒切出工件處和銑刀中心的連線與銑刀軸心移動軌跡間的

19、夾角,稱為切出角。在切入角范圍內(nèi)類似于逆銑,在切出角范圍內(nèi)相當(dāng)于順銑。對稱銑削時(shí)切入角等于切出角,一半是逆銑削,一半是順銑削。2021/3/26322 2）不對稱銑削（）不對稱銑削（b b圖與圖與c c圖）圖）被銑工件平分線相對于銑刀軸心移動軌跡,有一偏移量時(shí),稱為不對稱銑削。逆銑部分大于順銑部分時(shí),稱為不對稱逆銑;順銑部分大于逆銑部分時(shí),稱為不對稱順銑。切入角和切出角位于逆銑一側(cè)時(shí)為正值,位于順銑一側(cè)時(shí)為負(fù)值。據(jù)有關(guān)資料介紹,工件與銑刀擺放位置會影響刀具使用壽命十幾倍,因此要重視銑削時(shí)工件的位置擺放。2021/3/2633一一. .銑刀的磨損形式銑刀的磨損形式a) a) 高速鋼銑刀的后高速鋼

20、銑刀的后面磨損面磨損b)b)硬質(zhì)合金銑刀的前、硬質(zhì)合金銑刀的前、后面同時(shí)磨損后面同時(shí)磨損銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在后刀面上.高速鋼圓柱銑刀粗銑取VB=0.6,精銑為0.25合金面銑刀銑削鋼件為VB=1-1.2,鑄件為1.5-2.02021/3/2634二二. .防止銑刀破損的措施防止銑刀破損的措施1.合理選擇銑刀刀片牌號:應(yīng)選用韌性高、抗熱裂紋敏感性小,且具有較好耐熱性和耐磨性的刀片材料。2.合理選擇銑刀切削用量:在一定加工條件下,存在一個不產(chǎn)生破損的安全工作區(qū)域,如圖所示。2021/3/26353.合理選擇工件與銑刀之間的相對位置:合理地選擇面銑刀安裝位置對減少面銑刀破損起著重要作用。圖10-12面

21、銑刀切入工件時(shí),前面與工件的接觸位置a) 面銑刀刀齒切削面積b) 2021/3/2636圖10-13最佳銑刀直徑與安裝位置的選擇a) 不對稱順銑b) 對稱銑削c) 大直徑銑刀對稱銑削d) 大直徑銑刀不對稱銑削 當(dāng)被銑削工件的寬度已經(jīng)給定時(shí),面銑刀直徑和安裝位置的選擇方案如下圖所示。2021/3/2637立銑刀圓柱表面的切削刃為主切削刃,端面上的切削刃為副切削刃,它們可同時(shí)進(jìn)行切削,也可單獨(dú)進(jìn)行切削。主切削刃一般為螺旋齒,可以增加切削平穩(wěn)性,提高加工精度。由于普通立銑刀端面中心處無切削刃,所以立銑刀不能作軸向進(jìn)給,端面刃主要用來加工與側(cè)面相垂直的底平面。一、一、 立銑刀立銑刀為了能加工較深的溝槽

22、,并保證有足夠的備磨量,立銑刀的軸向長度一般較長。為了改善切屑卷曲情況,增大容屑空間,防止切屑堵塞,刀齒數(shù)比較少,容屑槽圓弧半徑則較大。一般粗齒立銑刀出數(shù)Z=3 4,細(xì)齒立銑刀齒數(shù)Z=58,套式結(jié)構(gòu)Z=1020,容屑槽圓弧半徑r=2-5mm。2021/3/2638標(biāo)準(zhǔn)立銑刀的螺旋角為4045 (粗齒)和30 35 (細(xì)齒),套式結(jié)構(gòu)立銑刀的為1525。直徑較小的立銑刀,一般制成帶柄形式。GB規(guī)定:271 mm的立銑刀制成直柄;6 63 mm的立銑刀制成莫氏錐柄;2580 mm的直銑刀做成7:24錐柄,內(nèi)有螺孔用來拉緊刀具。直徑為40 160的立銑刀可做成套式結(jié)構(gòu)。a)a)端面切削刃不通過中心端

23、面切削刃不通過中心 b b）端面切削刃通過中心）端面切削刃通過中心（1 1）高速鋼立銑刀）高速鋼立銑刀加工凹槽、臺階面及成形表面。加工凹槽、臺階面及成形表面。2021/3/2639（2）硬質(zhì)合金立銑刀）硬質(zhì)合金立銑刀整體式硬質(zhì)合金立銑刀整體式硬質(zhì)合金立銑刀2021/3/2640普通可轉(zhuǎn)位立銑刀和鉆銑刀普通可轉(zhuǎn)位立銑刀和鉆銑刀a)普通可轉(zhuǎn)位立銑刀普通可轉(zhuǎn)位立銑刀 b）端刃過中心可轉(zhuǎn)位立銑刀）端刃過中心可轉(zhuǎn)位立銑刀 c）圓刀片立銑刀）圓刀片立銑刀 d）鉆銑刀）鉆銑刀2021/3/2641圖10-17前面為波紋形曲面的立銑刀刀片a)輕型切削刀片b)大多數(shù)材料普通加工用刀片c)重載切削刀片2021/3

24、/2642 鉆銑刀用途鉆銑刀用途a)銑臺階面和開口槽銑臺階面和開口槽 b）鉆淺孔）鉆淺孔 c）銑封閉槽）銑封閉槽 d）坡銑斜槽）坡銑斜槽圓刀片立銑刀圓刀片立銑刀2021/3/2643圖10-18加工凹窩、型腔的常用方法a)二軸坡走銑b)螺旋插補(bǔ)銑c)圓弧插補(bǔ)銑2021/3/2644銑刀進(jìn)給方式銑刀進(jìn)給方式2021/3/2645可轉(zhuǎn)位螺旋立銑刀可轉(zhuǎn)位螺旋立銑刀2021/3/2646模塊式螺旋齒立銑刀模塊式螺旋齒立銑刀2021/3/2647二、二、 鍵槽銑刀鍵槽銑刀加工圓頭封閉鍵槽。加工圓頭封閉鍵槽。鍵槽銑刀有兩個刀齒,圓柱面和端面都有切削刃,端面刃延至中心,既像立銑刀,又像鉆頭。加工時(shí)先軸向進(jìn)給

25、達(dá)到槽深,然后沿鍵槽方向銑出鍵槽全長。直柄鍵槽銑刀直徑d =222mm,錐柄鍵槽銑刀直徑d =1450mm。鍵槽銑刀的圓周切削刃僅在靠近端面的一小段長度內(nèi)發(fā)生磨損,重磨時(shí),只需刃磨端面切削刃,因此重磨后銑刀直徑不變。2021/3/2648直齒三面刃銑刀直齒三面刃銑刀錯齒三面刃銑刀錯齒三面刃銑刀三、三、 三面刃銑刀三面刃銑刀加工凹槽和臺階面。加工凹槽和臺階面。2021/3/2649鑲齒三面刃銑刀鑲齒三面刃銑刀2021/3/2650硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位三面刃銑刀硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位三面刃銑刀2021/3/2651四、四、 角度銑刀角度銑刀加工帶角度的溝槽和斜面。加工帶角度的溝槽和斜面。a a）單角度銑刀）單角

26、度銑刀 b b）雙角度銑刀）雙角度銑刀2021/3/2652模具銑刀由立銑刀發(fā)展而成,可分為圓錐形立銑刀(圓錐半角/2=3、5、7、10）,圓柱形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種,其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏錐柄。模具銑刀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是球頭或端面上布滿切削刃,圓周刃與球頭刃圓弧連接,可以作徑向和軸向進(jìn)給。銑刀工作部分用高速鋼或硬質(zhì)合金制造。小規(guī)格的硬質(zhì)合金模具銑刀多制成整體結(jié)構(gòu),16mm以上直徑的,制成焊接或機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片結(jié)構(gòu)。五、五、 模具銑刀模具銑刀加工模具型腔或凸模成形表面。加工模具型腔或凸模成形表面。2021/3/2653高速鋼模具銑刀高速鋼模具銑刀a a）圓錐形立銑刀）圓錐形立銑刀

27、b b）圓柱形球頭立銑刀）圓柱形球頭立銑刀 c c）圓錐形球頭立銑刀）圓錐形球頭立銑刀2021/3/2654硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀可轉(zhuǎn)位球頭立銑刀2021/3/2655硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼2021/3/2656二、其他種類 面銑刀(1) 可轉(zhuǎn)位面銑刀結(jié)構(gòu)(2) 可轉(zhuǎn)位面銑刀直徑和齒數(shù)(3) 可轉(zhuǎn)位面銑刀幾何角度一、硬質(zhì)合金 可轉(zhuǎn)位面銑刀(1) 陶瓷可轉(zhuǎn)位面銑刀(2) 立方氮化硼可轉(zhuǎn)位面銑刀(3) 聚晶金剛石可轉(zhuǎn)位面銑刀應(yīng)用應(yīng)用:高速銑削較大平面。特點(diǎn)特點(diǎn):剛性好、效率高、質(zhì)量好、刀具壽命高、加工成本低、使用方便。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):面銑刀的圓周表面為主切

28、削刃,端面上為副切削刃。面銑刀多制成套式鑲齒結(jié)構(gòu),刀齒為高速鋼或硬質(zhì)合金,刀體為40Cr。鑲齒結(jié)構(gòu)鑲齒結(jié)構(gòu): :上壓式 、楔塊式、壓孔式。2021/3/2657一、一、 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位面銑刀（楔塊式）硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位面銑刀（楔塊式）圖-硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位面銑刀1刀墊2楔塊3緊固螺釘4偏心銷5刀體6刀片2021/3/2658（一）可轉(zhuǎn)位面銑刀的結(jié)構(gòu)1）上壓式2） 楔塊式3）壓孔式上壓式上壓式用于小直徑面銑刀。用于小直徑面銑刀。圖-上壓式a) 螺釘夾緊 b) 螺釘和壓板夾緊1彈簧2壓塊3螺釘4刀墊螺釘5刀墊2021/3/2659壓孔式壓孔式壓孔式銑刀實(shí)物照片2021/3/2660（二）可轉(zhuǎn)位面銑刀直徑與

29、齒數(shù)（二）可轉(zhuǎn)位面銑刀直徑與齒數(shù) 面銑刀直徑系列已標(biāo)準(zhǔn)化,標(biāo)準(zhǔn)系列為:50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500.（mm） 粗銑時(shí),銑刀直徑要小些,因?yàn)榇帚娗邢髁Υ?選小直徑銑刀可減小切削扭矩。 精銑時(shí),銑刀直徑要大些,盡量包容工件整個加工寬度,以提高加工精度和效率,并減小相鄰兩次進(jìn)給之間的接刀痕跡。 選擇平面銑刀直徑時(shí)主要需考慮刀具所需功率應(yīng)在機(jī)床功率范圍之內(nèi),也可將機(jī)床主軸直徑作為選取的依據(jù)。平面銑刀直徑可按D1.5d（d為主軸直徑)選取。在批量生產(chǎn)時(shí),也可按工件側(cè)吃刀量的1.21.6倍選擇刀具直徑。2021/3/2661 銑刀齒數(shù)多,可提高生產(chǎn)效率,

30、但受容屑空間、刀齒強(qiáng)度、機(jī)床功率及剛性等的限制,不同直徑的可轉(zhuǎn)位銑刀的齒數(shù)均有相應(yīng)規(guī)定。 為滿足不同用戶的需要,同一直徑的可轉(zhuǎn)位銑刀一般有粗齒、中齒、細(xì)齒三種類型。粗齒銑刀適用于普通機(jī)床的大余量粗加工和軟材料長切屑或切削寬度較大的銑削加工;當(dāng)機(jī)床功率較小時(shí),為使切削穩(wěn)定,也常選用粗齒銑刀。中齒銑刀系通用系列,使用范圍廣泛,具有較高的金屬切除率和切削穩(wěn)定性。適用于短切屑和精銑鋼件。2021/3/2662細(xì)齒銑刀主要用于鑄鐵、鋁合金等有色金屬的大進(jìn)給速度切削加工。在專業(yè)化生產(chǎn)(如流水線加工)中,為充分利用設(shè)備功率和滿足生產(chǎn)節(jié)奏要求,也常選用密齒銑刀(此時(shí)多為專用非標(biāo)銑刀);適宜薄壁鑄件。 為防止工

31、藝系統(tǒng)出現(xiàn)共振,使切削平穩(wěn),還開發(fā)出一種不等分齒距銑刀。如英格索爾公司的MAX-I系列、瓦爾特公司的NOVEX系列銑刀均采用了不等分齒距技術(shù)。在鑄鋼、鑄鐵件的大余量粗加工中建議優(yōu)先選用不等分齒距的銑刀。2021/3/2663（三）可轉(zhuǎn)位面銑刀幾何角度（三）可轉(zhuǎn)位面銑刀幾何角度三種組合:(1) 正前角型、（2）負(fù)前角型、（3）正負(fù)前角型參考課本圖10-3（P169）1、背前角和側(cè)前角2021/3/2664（1 1）雙正前角）雙正前角 銑刀采用有帶后角的刀片,這種銑刀楔角小,具有鋒利的切削刃。由于切屑收縮比小,所耗切削功率較小,切屑成螺旋狀排出,不易形成積屑瘤。這種銑刀最宜用于普通鋼、鑄鐵、不銹鋼

32、和非鐵材料的切削加工。對于剛性差(如主軸懸伸較長的鏜銑床)、功率小的機(jī)床和加工焊接結(jié)構(gòu)件時(shí),也應(yīng)優(yōu)先選用雙正前角銑刀。通常取p=7f=0=0,銑鋁合金,取 p=15f=14=14（2 2）雙負(fù)前角）雙負(fù)前角 銑刀通常均采用方形(或長方形)無后角的刀片,刀具切削刃多(一般為8個),且強(qiáng)度高、抗沖擊性好,適用于粗銑鑄鋼、鑄鐵和高硬度、高強(qiáng)度的鋼。由于切屑收縮比大,需要較大的切削力,因此要求機(jī)床具有較大功率和較高剛性。由于軸向前角為負(fù)值,切屑不能自動流出,當(dāng)切削韌性材料時(shí)易出現(xiàn)積屑瘤和刀具振動。通常取p=-5-10,f= =-3-10 2021/3/2665 凡能采用雙負(fù)前角刀具加工時(shí)建議優(yōu)先選用雙

33、負(fù)前角銑刀,以便充分利用和節(jié)省刀片。當(dāng)采用雙正前角銑刀產(chǎn)生崩刃(即沖擊載荷大)時(shí),在機(jī)床允許的條件下亦應(yīng)優(yōu)先選用雙負(fù)前角銑刀。（3）正負(fù)前角(軸向正前角、徑向負(fù)前角) 這種銑刀綜合了雙正前角和雙負(fù)前角銑刀的優(yōu)點(diǎn),軸向正前角有利于切屑的形成和排出;徑向負(fù)前角可提高刀刃強(qiáng)度,改善抗沖擊性能。 此種銑刀切削平穩(wěn),排屑順利,金屬切除率高,適用于大余量銑削加工。通常取p=010,f= =0-102021/3/2666圖- 可轉(zhuǎn)位銑刀片的幾何形狀2021/3/2667表10-4可轉(zhuǎn)位銑刀銑削刀片的斷屑槽型類型輕型(L)普通(M)重型(H)簡圖特點(diǎn)鋒利的正前角切削刃,平穩(wěn)的切削性能。用于低進(jìn)給率,低機(jī)床功率

34、和低切削力要求場合用于混合加工的正前角槽形,中等進(jìn)給率場合用于高安全性要求和高進(jìn)給率要求場合2021/3/26682.主偏角圖10-35常用面銑刀主偏角及其對切削力和切削厚度的影響2021/3/266990主偏角面銑刀主偏角面銑刀 銑削時(shí),進(jìn)給力F Ff f很大,不會產(chǎn)生豎直進(jìn)給力F Ffnfn。因此,適用于銑削低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的工件或薄壁工件及獲得直角邊方肩銑。45主偏角面銑刀主偏角面銑刀 銑削時(shí),進(jìn)給力F Ff f和豎直進(jìn)給力F Ffn fn 大小接近相等。適用于普通用途端銑及短切屑材料的銑削。10主偏角面銑刀主偏角面銑刀 允許在非常高的切削參數(shù)下工作。主要用于高進(jìn)給銑削。圓刀片面銑刀圓刀片面銑

35、刀 隨被吃刀量不同,刀片主偏角和切削負(fù)荷均會有所變化。適用于耐熱合金和鈦合金加工及大余量、高進(jìn)給加工。 2021/3/2670陶瓷面銑刀陶瓷面銑刀刀片較脆,用于加工灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵 、冷硬鑄鐵和表面淬火鋼等。 陶瓷面銑刀分為雙負(fù)前角型和正負(fù)前角型。粗銑時(shí)都選用雙負(fù)前角型。 二、其他種類的面銑刀二、其他種類的面銑刀立方氮化硼面銑刀立方氮化硼面銑刀精銑和半精銑高硬度的冷硬鑄鐵、淬火鋼、鎳基冷硬耐磨工件及滲碳、滲氮和表面淬硬工件。 CBN面銑刀壽命比陶瓷或硬質(zhì)合金面銑刀高幾十倍。 CBN面銑刀采用雙負(fù)前角型。2021/3/2671圖10-36金剛石銑刀片形狀a) 切削刀片b) 修光刀片聚晶

36、金剛石面銑刀聚晶金剛石面銑刀用于加工有色金屬及其合金和非金屬材料。不能加工鋼、鐵等黑色金屬。2021/3/2672成形銑刀:刀具廓形根據(jù)工件輪廓形狀設(shè)計(jì)制造。是在銑床上加工成形表面的專用刀具,用成形銑刀可在通用的銑床上加工復(fù)雜形狀的表面,并獲得較高的精度和表面質(zhì)量,生產(chǎn)率也較高。成形銑刀常用于加工成形直溝槽和成形螺旋溝槽。成形銑刀屬于專用刀具,需要時(shí)一般需要自行設(shè)計(jì)。按齒背的加工形式,成形銑刀分為尖齒成形銑刀和鏟齒成形銑刀兩種。尖齒成形銑刀后刀面是用銑刀銑出來的,重磨時(shí)重磨后刀面。2021/3/2673廓形復(fù)雜的成形銑刀常做成鏟齒成形銑刀:其后刀面是用鏟刀鏟出來的,前刀面是平面,并且是徑向平面

37、,重磨時(shí)重磨前刀面,因此刃磨很方便,且能保證銑刀的廓形不變,得到廣泛應(yīng)用。鏟齒成型銑刀的前角通常做成零度,與基面重合。鏟齒成型銑刀的后刀面是用鏟刀鏟出來的。一、鏟齒成型銑刀的鏟齒過程一、鏟齒成型銑刀的鏟齒過程2021/3/2674鏟齒過程銑刀等速轉(zhuǎn)過一個刀齒時(shí),凸輪相應(yīng)轉(zhuǎn)一圈。（鏟刀在凸輪帶動下往復(fù)一個來回。） 凸輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),銑刀轉(zhuǎn)過的角度為齒間角。=2/Z（Z銑刀齒數(shù)）2021/3/2675齒背曲線齒背曲線在銑刀后刀面上垂直于銑刀軸線做剖面,剖面與銑刀后刀面的交線稱為銑刀的齒背曲線。顯然,一個等速轉(zhuǎn)動,一個勻速直線運(yùn)動的合成運(yùn)動,最終所形成的齒背曲線是阿基米德螺旋線。銑刀的后刀面是由許多阿基

38、米德螺旋線的等距線組成的。因此,鏟齒成型銑刀的后刀面是阿基米德螺旋面。成形銑刀后刀面必須滿足兩點(diǎn)要求:第一,重磨之后,齒形不變。第二,重磨之后,后角不變。這兩點(diǎn)要求需要齒背曲線來滿足。2021/3/2676阿基米德螺線齒背的特性2021/3/2677 齒背曲線的后角建立極坐標(biāo)方程其中:曲率半徑;C單位轉(zhuǎn)交的徑向增量;轉(zhuǎn)角頂刃后角基本公式:對于新刀有:C為常數(shù)-所以新刀的頂刃后角為:cOR 2ZKC OfaRKZtg2 cdcdddtgfa2021/3/2678銑刀用鈍以后,重磨前刀面所獲得的頂刃后角為: 從以上公式可以看出,刀具重磨之后,頂刃后角是有所增大的。生產(chǎn)上K值已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了。2、2.5

39、、3、3.5、是一個等差數(shù)列。不管d、Z、怎么變化,只要K值相同,就可用同一凸輪加工。一般頂刃后角做成10-15,常用10-12 faXOxfxtgRRRKZtg2 2021/3/2679第一,由于鏟刀是沿徑向鏟削,且鏟刀的齒廓是根據(jù)銑刀輪廓設(shè)計(jì),所以銑刀用鈍后重磨前刀面時(shí)只要保證前角為零度則銑刀的齒形不會改變。第二,阿基米德螺旋線銑刀重磨后其后角基本不變,只是隨重磨次數(shù)增加銑刀后角略有增大。所以,齒背曲線為阿基米德螺旋線能夠滿足銑刀的使用要求。阿基米德螺旋線特性: 另外這種齒背曲線的通用性好,齒頂和兩齒側(cè)只要K值相同,可以用同一個鏟刀進(jìn)行鏟削,對不同齒數(shù)Z的銑刀,只要K值相同都可以用同一個凸

40、輪鏟削,凸輪的利用率很高。生產(chǎn)上K值已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了。2、2.5、3、3.5、是一個等差數(shù)列。不管d、Z、怎么變化,只要K值相同,就可用同一凸輪加工。用比較少量的通用凸輪能加工K值相同的大量成形銑刀。2021/3/2680二、鏟削量以及后角分析二、鏟削量以及后角分析運(yùn)動特點(diǎn):凸輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),帶動鏟刀徑向前進(jìn)的距離為K值,K稱為凸輪升程,亦即鏟背量。（假想凸輪曲線無回程,而半徑是一直增大的話）等于鏟削量K。通常在凸輪上標(biāo)出其K值。實(shí)際上,凸輪曲線的最大半徑與最小半徑之差小于鏟削量K。fKztgdOfxfxXRKZtgtgdRsinoxfrxXRtgtgkR2021/3/2681一般要求后角要大于2,應(yīng)

41、采取的措施如下: 由式可見,鏟齒成形銑刀正交平面內(nèi)的后角與成形銑刀的主偏角有關(guān)。當(dāng)該點(diǎn)的主偏角為零時(shí)其后角為零。后角為零的刀具,摩擦將相當(dāng)嚴(yán)重,無法使用。sinoxfrxXRtgtgkR圖10-40過小改善措施a) 適當(dāng)修改工件形狀b) 磨出凹槽或副偏角c) 采用斜向鏟齒2021/3/2682 鏟齒成形銑刀的前角一般為0度,但其切削條件較差,所以在粗加工時(shí)可以取前角大于0度。當(dāng)有了前角后,銑刀的軸向剖面形狀與工件的截形不同,設(shè)計(jì)時(shí),必須計(jì)算出其軸向剖面形狀.三、正前角鏟齒成形銑刀刀廓形設(shè)計(jì)三、正前角鏟齒成形銑刀刀廓形設(shè)計(jì)鏟齒成型銑刀廓形設(shè)計(jì)的思路: 可以設(shè)想,將銑刀的基面也就是零度前角的前刀面

42、制造的與工件槽形不一樣,即銑刀寬度與工件寬度相同時(shí),其高度比工件槽形矮一個h值,當(dāng)銑刀磨出正前角來其刀刃上各點(diǎn)切出的工件槽形恰好是工件要求的理論槽形。這種方法稱之為“反誤差的方法”。2021/3/26832021/3/2684 主要參數(shù)有直徑d,孔徑d1,槽深H,齒數(shù)Z,側(cè)后角,側(cè)前角,鏟削量K以及齒槽角等。2021/3/26852021/3/26862021/3/2687銑刀寬度一般比工件的廓形寬度的最大寬度大1-5mm,并采用標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸.為了保證銑刀有足夠的重磨次數(shù)和強(qiáng)度,在銑刀結(jié)構(gòu)尺寸初步確定后,需要從下面幾個方面進(jìn)行驗(yàn)算.1)銑刀壁厚m0.4d1,如不能滿足,加大銑刀外徑。2)銑刀齒根厚度C（0.8-1）H。2021/3/2688已知條件:在 X62W 銑床上銑削如圖輪廓工件 工件材料:45鋼 銑刀前、后角 f =10,f =10 工件廓形曲線部分允許誤差為 0.1mm 角度部分允許誤差為 15 設(shè)計(jì)高速鋼鏟齒成形銑刀。2021/3/26892021/3/2690根據(jù)工件廓形最大高度 h0 =26mm 按銑刀的結(jié)構(gòu)尺寸資料,選取加強(qiáng)型齒槽,銑刀寬度 B=b+3 =37+3=40 mm2021/3/2691 1、驗(yàn)算銑刀壁厚 m 要求滿足條件:m = (d2Hd1)2 0.4