面铣刀受力分析及应用选型原则.ppt

面铣刀受力分析及应用选型原则 冷工艺研究部2015 05 目录 1 常用各类面铣刀的特点 2 工艺参数对切削力的影响 3 阶梯面铣刀工作原理介绍 4 粗加工阶梯面铣刀的结构特点介绍 5 粗加工阶梯面铣刀的进一步优化设想 6 刀具设计思路总结 7 实际切削情况介绍 面铣刀受力分析及应用选型原则 面铣刀受力分析及应用选型原则 1 常用各类面铣刀的特点 面铣刀受力分析及应用选型原则 1 190度主偏角面铣刀Kr 90 铣刀只用于铣削浅的凸和槽 一般不用作面加工 因为此时基面内的切削合力理论上等于铣刀径向力 振动大 1 275度主偏角面铣刀Kr 75 铣刀 铣刀径向分力比90 铣刀减少4 工作刀刃长度与切削深度比合适 主要用于粗加工和半精加工 1 360度主偏角面铣刀Kr 60 铣刀 铣刀径向分力比90 铣刀减少14 另一方面 同样直径的铣刀主偏角越小 刀体重量越大 转动惯量大 因此抗振性有较大的改善 打刀频率比75 铣刀低 在切深不变时 主偏角小的铣刀工作主切削刃长 负载较为分散 刀具寿命提高 与75 铣刀相比 主要用于粗加工 1 445度主偏角面铣刀Kr 45 铣刀 铣刀径向分力比90 铣刀减少30 因此抗振性是前三种刀具都无法比的 刀具寿命也高 这种铣刀比较适合工艺系统刚性差的情况 但45度刀盘切深受影响 不适用于大余量零件的切削加工 国外面铣刀大多为45度主偏角刀盘 主偏角在30 60度内增大 主切削力Fc减小 实验表明主偏角在60 70度间 主切削力Fc最小 之后随着角度的增大 主切削力Fc也随之增大 面铣刀受力分析及应用选型原则 2 工艺参数对切削力的影响 影响切削过程变形和摩擦的因素都影响切削力 其中主要包括 背吃刀量ap与进给量f 切削速度Vc 2 1 背吃刀量ap与进给量fap和f增大 使切削力Fc增大 但两者影响程度是不同的 若f不变 由于ap增加一倍 使切削宽度bD和切削层横截面积也随之增大一倍 则由于切削变形和摩擦的影响 使切削力增加一倍 若进给量增大一倍 由于摩擦和变形并不成倍增加 因此 切削力增加较少 实验表明约增加70 80 面铣刀受力分析及应用选型原则 ap和f对切削力Fc的影响规律用于指导生产实践具有重要作用 如果相同的切削层面积 切削效率相同 增大进给量与增大背吃刀量相比 前者既减小了切削力又节省了功率的消耗 如果消耗相等的机床功率 则在表面粗糙度允许的情况下选用更大的进给量切削 可切除更多的金属层 获得更高的生产效率 2 2切削速度Vc切削速度Vc与主切削力Fc的对应关系曲线如下图示 加工塑性金属时 在中速和高速下 切削力一般随着切削速度的增大而减小 低速19时的现象是由于积屑瘤导致刀具前角增大而造成的 加工脆性金属时 如铸铁 铸铜 因其塑性变形很小 切削速度Vc对切削力没有显著影响 面铣刀受力分析及应用选型原则 3 阶梯面铣刀工作原理介绍 3 1分段切削原理阶梯式面铣刀是基于分段切削原理 将铣刀齿分成几组 每组齿在端面上伸出长度递减 而在径向上递增 如下图 注 图中两刀片阶梯铣削与用一刀片铣削比较 在相同切削深度下 阶梯铣削所需切削功率较小 面铣刀受力分析及应用选型原则 在相同的金属切除率情况下 阶梯面铣刀比普通的面铣刀切削功率要小 因为切削层的深度减少 厚度增加 单位切削力减少 在切削面积不变的情况下 总切削力大大减小 故适合余量大而机床功率又不足的平面铣削 同时阶梯面铣刀抗振性也好 也适合工艺系统刚性较差的加工环境 面铣刀受力分析及应用选型原则 4 粗加工阶梯面铣刀的结构特点介绍 重切削的特点 切削余量大 毛坯状况恶劣 易硼刃 刀具的设计要点 减少铣削力 增加切削平稳性 刀片的强抗冲击性4 1刀具几何参数的选取 4 1 1正的轴向前角 轴向8度 正常0度 使卷屑好 排屑顺畅 被加工表面质量得到改善 同时抗振性能好 4 1 2负的径向前角 12度 减少功率 保护刀尖 刀尖不直接切入 使刀齿切入时 首先与工件接触的点远离刀尖 因而刃口强度得到增强 这种前角的组合 适宜加工中等强度钢和铸铁 在大余量切削时 更可显其优越性 面铣刀切入工件时 前面与工件的接触点可能是S U区域范围内的某一点 为了增强刀齿的抗冲击能力 减少刀齿破损现象 希望开始接触点在U点而不在S点 面铣刀受力分析及应用选型原则 机夹面铣刀每个刀齿安装在刀体上之前 相当于一把车刀 为了获得所需的切削角度 使刀齿在刀体中径向倾斜 f角 轴向倾斜 p角 若已确定刀片的前角 刃倾角和主扁角则可换算出 f和 p 面铣刀受力分析及应用选型原则 机夹面铣刀的前角 f和 p有三种组合 正前角型 负前角型和正负前角型 1 正前角型 f和 p均为正值 其特点是切削轻快 排屑容易 但切削刃强度差 适合轻加工 国外刀具大多是这种形式 2 负前角型 f和 p均为负值 适用于粗铣铸钢和高强度钢 但铣削时切削力大 功率消耗多 机床的动力和刚性要足够 3 正负前角型正负前角型综合了上述两类铣刀的优点 既保证刀刃具有足够的耐冲击性能 又不致使切削力过大4 2刀片采取分组阶梯结构排列形式 主要是为了降低切削功率 满足在较大切深情况下的快速进给 减少走刀次数 4 3刀具结构 采用刀座 定位块 契压式 具有结构可靠 保护刀体 增大容屑空间的作用 4 4刀片无主后角 切削后角在刀体上形成 目的是保证刃口强度 增加所用刃数 面铣刀受力分析及应用选型原则 5 粗加工阶梯面铣刀的进一步优化设想 5 1减少轴向错齿量 5 2增大径向错齿量 5 3改进定位块的弧度尺寸 提高耐磨度 减少摩擦力 5 4进一步优化刀片材质 提高抗冲击性和耐用度 面铣刀受力分析及应用选型原则 6 刀具设计思路总结 6 1加大进给量而不是单纯地加大切削深度来获取最大的金属去除