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铣刀的种类及应用 1 铣刀的来历 为具有圆柱体外形 并在圆周及底部带有切削刃 使其进行旋转运铣刀即为具有铣刀即为具有圆柱体外形 并在圆周及底部带有切削刃 使其进行旋转运动来切削加工工件的切削刀具 铣刀其实来源于刨刀 因为刨刀上只有一面有刀刃 刨刀在来回走动时 也只有一面又切削作用 那么刨刀回来的时间就完全浪费掉了 再者 刨刀的刀刃很窄 因此其加工的效率很低 人们为了克服这一缺点 就将其进行改进 办法就是将刨刀装在一根轴上 使其快速旋转 让工件慢慢从下面走过 这样就节省了时间 这就是原始的铣刀 也叫做单刃铣刀 经过长期的发展 才有了现在各式各样的铣刀 圆柱体外形 并在圆周及底部带有切削刃 使其进行旋转运动来切削加工工件的切削刀具 铣刀其实来源于刨刀 因为刨刀上只有一面有刀刃 刨刀在来回走动时 也只有一面又切削作用 那么刨刀回来的时间就完全浪费掉了 再者 刨刀的刀刃很窄 因此其加工的效率很低 人们为了克服这一缺点 就将其进行改进 办法就是将刨刀装在一根轴上 使其快速旋转 让工件慢慢从下面走过 这样就节省了时间 这就是原始的铣刀 也叫做单刃铣刀 经过长期的发动来切削加工工件的切削刀具 铣刀其实来源于刨刀 因为刨刀上只有一面有刀刃 刨刀在来回走动时 也只有一面又切削作用 那么刨刀回来的时间就完全浪费掉了 再者 刨刀的刀刃很窄 因此其加工的效率很低 人们为了克服这一缺点 就将其进行改进 办法就是将刨刀装在一根轴上 使其快速旋转 让工件慢慢从下面走过 这样就节省了时间 这就是原始的铣刀 也叫做单刃铣刀 经过长期的发 2 铣刀的种类 圆柱形铣刀用于卧式铣床上加工平面 刀齿分布在铣刀的圆周上 按齿形分为直齿和螺旋齿两种 按齿数分粗齿和细齿两种 螺旋齿粗齿铣刀齿数少 刀齿强度高 容屑空间大 适用于粗加工 细齿铣刀适用于精加工 面铣刀用于立式铣床 端面铣床或龙门铣床上加工平面 端面和圆周上均有刀齿 也有粗齿和细齿之分 其结构有整体式 镶齿式和可转位式3种 立铣刀用于加工沟槽和台阶面等 刀齿在圆周和端面上 工作时不能沿轴向进给 当立铣刀上有通过中心的端齿时 可轴向进给 3 三面刃铣刀用于加工各种沟槽和台阶面 其两侧面和圆周上均有刀齿 角度铣刀用于铣削成一定角度的沟槽 有单角和双角铣刀两种 锯片铣刀用于加工深槽和切断工件 其圆周上有较多的刀齿 为了减少铣切时的摩擦 刀齿两侧有15 1 的副偏角 此外 还有键槽铣刀 燕尾槽铣刀 T形槽铣刀和各种成形铣刀等 T形铣刀用来铣T形槽 4 一 圆柱形铣刀 圆柱形铣刀的特点1 生产率高铣削时铣刀连续转动 并且允许较高的铣削速度 因此具有较高的生产率 2 连续切削铣削时每个刀齿都在连续切削 尤其是端铣 铣削力波动大 故振动是不可避免的 当振动的频率与机床的固有频率相同或成倍数时 振动最为严重 另外 当高速铣削时刀齿还要经过周期性的冷热冲击 容易出现裂纹和崩刃 使刀具耐用度下降 3 多刀多刃切削铣刀的刀齿多 切削刃的总长度大 有利于提高刀具的耐用度和生产率 优点不少 但也存在下述两个方面的问题 一是刀齿容易出现径向跳动 这将造成刀齿负荷不等 磨损不均匀 影响已加工表面质量 二是刀齿的容屑空间必须足够 否则会损害刀齿4 铣削方式不同根据不同的加工条件 为提高刀具的耐用度和生产率 可选用不同的铣削方式 如逆铣 顺铣或对称铣 不对称铣 圆柱铣刀 5 二 面铣刀 常用面铣刀的偏角及特点 6 面铣刀 面铣刀 也有称之为端铣刀 的主要用途是 加工较大面积的平面 面铣刀优点 1 生产效率高 2 刚性好能采用较大的进给量 3 能同时多刀齿切削工作平稳 4 采用镶齿结构使刀齿刃磨 更换更为便利 5 刀具的使用寿命延长 7 面铣刀直径的选择 加工平面面积不大 选用刀具时 要注意选择直径比平面宽度大的刀具或铣刀 这样可以实现单次平面铣削 在平面铣刀的宽度达到加工面宽度的1 3 1 6倍时 可以有效保证切屑的较好形成及排出 加工平面面积大的时候 就需要选用直径大小合适的铣削刀 分多次铣削平面 其中 由于机床的限制 切削的深度和宽度以及刀片与刀具尺寸的影响 铣刀的直径会受到限制 加工平面较小 工件分散时 需选用直径较小的立铣刀进行铣削 为使加工效率最高 铣刀应有2 3的直径与工件接触 即铣刀直径等于被铣削宽度的1 5倍 顺铣时 合理使用这个刀具直径与切削宽度的比值 将会保证铣刀在切入工件时有非常适合的角度 如果不能肯定机床是否有足够的功率来维持铣刀在这样的比率下切削 可以把轴向切削厚度分两次或多次完成 从而尽可能保持铣刀直径与切削宽度的比值 8 三 立铣刀 立铣刀的分类平头铣刀 进行精铣或粗铣 铣凹槽 去除大量毛坯 小面积水平平面或者轮廓精铣 2 球头铣刀 进行曲面半精铣和精铣 小刀可以精铣陡峭面 直壁的小倒角 3 平头铣刀带倒角 可做粗铣去除大量毛坯 还可精铣细平整面 相对于陡峭面 小倒角 4 成型铣刀 包括倒角刀 T形铣刀或叫鼓型刀 齿型刀 内R刀 5 倒角刀 倒角刀外形与倒角形状相同 分为铣圆倒角和斜倒角的铣刀 9 立铣刀 T型刀 可铣T型槽 齿型刀 铣出各种齿型 比如齿轮 粗皮刀 针对铝铜合金切削设计之粗铣刀 可快速加工 立铣刀常见有两种材料 高速钢 硬质合金 后者相对前者硬度高 切削力强 可提高转速和进给率 提高生产率 让刀不明显 并加工不锈钢 钛合金等难加工材料 但是成本更高 而且在切削力快速交变的情况下容易断刀 10 立铣刀的振动 由于立铣刀与刀夹之间存在微小间隙 所以在加工过程中刀具有可能出现振动现象 振动会使立铣刀圆周刃的吃刀量不均匀 且切扩量比原定值增大 影响加工精度和刀具使用寿命 但当加工出的沟槽宽度偏小时 也可以有目的地使刀具振动 通过增大切扩量来获得所需槽宽 但这种情况下应将立铣刀的最大振幅限制在0 02mm以下 否则无法进行稳定的切削 在正常加工中立铣刀的振动越小越好 当出现刀具振动时 应考虑降低切削速度和进给速度 如两者都已降低40 后仍存在较大振动 则应考虑减小吃刀量 如加工系统出现共振 其原因可能是切削速度过大 进给速度偏小 刀具系统刚性不足 工件装夹力不够以及工件形状或工件装夹方法等因素所致 此时应采取调整切削用量 增 11 切削参数的选用 切削速度的选择主要取决于被加工工件的材质 进给速度的选择主要取决于被加工工件的材质及立铣刀的直径 但切削参数的选用同时又受机床 刀具系统 被加工工件形状以及装夹方式等多方面因素的影响 应根据实际情况适当调整切削速度和进给速度 当以刀具寿命为优先考虑因素时 可适当降低切削速度和进给速度 当切屑的离刃状况不好时 则可适当增大切削速度 12 直柄立铣刀规格 13 14 四 三面刃铣刀 三面刃铣刀分类按齿型分类 分直齿和错齿两类 直齿的用于铣削较浅定值尺寸凹槽 也可铣削一般槽 台阶面 侧面光洁加工 错齿的用于加工较深的沟槽 YG类三面刃铣刀 适用于有色金属及合金 铸铁 耐热合金的加工 适用切削铸铁件 生铁等 YT类三面刃铣刀 适用于碳素钢与合金钢 钢锻件的加工 适合切削碳钢件 熟铁等 YW类三面刃铣刀 适用于耐热钢 高锰钢 不锈钢 高级合金钢的加工等 15 三面刃铣刀的用途 用于中等硬度 强度的金属材料的台阶面和槽形面的铣削加工 也可用于非金属材料的加工 超硬材料三面刃铣刀用于难切削材料的台阶面和槽形面的铣削加工 16 五 角度铣刀 角度铣刀介绍角度铣刀 用于洗削成一定角度的沟槽 有单角和双角两种铣刀尺寸规格 外径60 160mm 孔径16 32mm角度 单角铣刀 18 90 厚度6 35mm双角铣刀 30 120 厚度 10 45mm开齿方式 铣齿 磨齿铣刀材料 锻打M2 6542 W18等高性能高速钢用途 主要用于加工各种角度 或用于加工沟槽 角度槽请在此处输入文字 角铣刀 17 六 锯片铣刀 锯片铣刀分类锯片铣刀按大类分 中小规格锯片铣刀和大规格锯片铣刀 中小规格锯片铣刀分类 粗齿 中齿 细齿三类 中小规格锯片铣刀技术要求 1 铣刀表面不应有裂纹 切削刃锋利 不崩刃 钝口以及退火等影响其性能的缺点 大规格锯片铣刀 为了节省高速钢并方便制造 一般设计成镶片结构 18 锯片铣刀的规格 19 七 T形铣刀 T形铣刀特点特点 是加工T型槽的专用工具 直槽铣出后 可一次铣出精度达到要求的T型槽 铣刀端刃有合适的切削角度 刀齿按斜齿 错齿设计 切削平稳 切削力小 规格描述 T型槽铣刀一般从以下几个方面来描述它的型号 圆盘和齿部直径 外径 圆盘厚度 刃部长度 齿数 刃数 柄部直径 柄径 全长 20 T型槽铣刀的规格 直柄T型槽 21 锥柄T型槽 22 八 铣刀的洗削 在优化铣削效果时 铣刀的刀片是另一个重要因素 在任何一次铣削时如果同时参加切削的刀片数多是一个优点 但同时参加切削的刀片数太多就是缺点 在切削时每一个切削刃不可能同时切削 所要求的功率和参加切削的切削刃多少有关 就切屑形成过程 切削刃负载以及加工结果来说 铣刀相对于工件的位置起到了重要作用 在面铣时 用一把比切削宽度约大30 的铣刀并且将铣刀位置在接近于工件的中心 那么切屑厚度变化不大 在切入切出的切屑厚度比在中心切削时的切削厚度稍稍薄一些 为了确保使用足够高的平均切屑厚度 每齿进给量 必须正确地确定适合于该工序的铣刀刀齿数 铣刀的齿距是有效切削刃之间的距离 可根据这个值将铣刀分为3个类型 密齿铣刀 疏齿铣刀 特密齿铣刀 和铣削的切屑厚度有关的还有面铣刀的主偏角 主偏角是刀片主切削刃和工件表面之间的夹角 主要有45度 90度角和圆形刀片 切削力的方向变化随着主偏角的不同将发生很大的变化 主偏角为90度的铣刀主要产生径向力 作用在进给方向 这意味着被加工表面将不承受过多的压力 对于铣削结构较弱的工件是比较可靠 主偏角为45度的铣刀其径向切削力和轴向大致是相等的 所以产生的压力比较均衡 对机床功率的要求也比较低 特别适合于铣削产生崩碎切屑的短屑材料工件 圆形刀片的铣刀意味着主偏角从0度到90度连续变化 这主要取决于切削深度 这种刀片切削刃强度非常高 由于沿长切削刃方向产生的切屑比较薄 所以适合大的进给量 沿刀片径向切削力的方向在不断改变 而且在加工过程中所产生的压力将取决于切削深度 现代刀片几何槽形的研制使圆形刀片具有平稳的切削效应 对机床功率需求较低 稳定性好等优点 今天 它已不再是一种有效的粗铣刀 在面铣和立铣中都有广泛的应用 23 铣削方式 第一种是顺铣 铣刀的旋转方向和切削的进给方向是相同的 在开始切削时铣刀就咬住工件并切下最后的切屑 第二种是逆铣 铣刀的旋转方向和切削的进给方向是相反的 铣刀在开始切削之前必须在工件上滑移一段 以切削厚度为零开始 到切削结束时切削厚度达到最大 在三面刃铣刀 某些立铣或面铣时 切削力有不同方向 面铣时 铣刀正好在工件的外侧 切削力的方向更应特别注意 顺铣时 切削力将工件压向工作台 逆铣时切削力使工件离开工作台 由于顺铣的切削效果最好 通常首选顺铣 只有当机床存在螺纹间隙问题或者有顺铣解决不了的问题时 才考虑逆铣 在理想状况下 铣刀直径应比工件宽度大 铣刀轴心线应该始终和工件中心线稍微离开一些距离 当刀具正对切削中心放置时 极易产生毛刺 切削刃进入切削和退出切削时径向切削力的方向将不断变化 机床主轴就可能振动并损坏 刀片可能碎裂而加工表面将十分粗糙 铣刀稍微偏离中心 切削力方向将不再波动 铣刀将会获得一种预载荷 我们可以把中心铣削比做在马路中心开车 铣刀刀片每一次进入切削时 切削刃都要承受冲击载荷 载荷大小取决于切屑的横截面 工件材料和切削类型 切入切出时 切削刃和工件之间是否能正确咬合是一个重要方向 当铣刀轴心线完全位于工件宽度外侧时 在切入时的冲击力是由刀片最外侧的刀尖承受的 这将意味着最初的冲击载荷由刀具最敏感的部位承受 铣刀最后也是以刀尖离开工件 也就是说刀片从开始切削到离开 切削力一直作用在最外侧的刀尖上 直到冲击力卸荷为止 当铣刀的中心线正好位于工件边缘线上时 当切屑厚度达到最大时刀片脱离切削 在切入切出时冲击载荷达到最大 当铣刀轴心线位于工件宽度之内时 切入时的最初冲击载荷沿切削刃由距离最敏感刀尖较远的部位承受 而且在退刀时刀片比较平稳的退出切削 对于每一个刀片来说 当要退出切削时切削刃离开工件的方式是重要的 接近退刀时剩余的材料可能使刀片间隙多少有所减少 当切屑脱离工件时沿刀片前刀面将产生一个瞬时拉伸力并且在工件上常常产生毛刺 这个拉伸力在危险情况下危及切屑刃安全 24 顺铣和逆铣如下所示 a顺铣 b逆铣 25 九 铣刀材料要求 高硬度和耐磨性 在常温下 切削部分材料必须具备足够的硬度才能切入工件 具有高的耐磨性 刀具才不磨损 延长使用寿命 好的耐热性 刀具在切削过程中会产生大量的热量 尤其是在切削速度较高时 温度会很高 因此 刀具材料应具备好的耐热性 既在高温下仍能保持较高的硬度 有能继续进行切削的性能 这种具有高温硬度的性质 又称为热硬性或红硬性 高的强度和好的韧性 在切削过程中 刀具要承受很大的冲击力 所以刀具材料要具有较高的强度 否则易断裂和损坏 由于铣刀会受到冲击和振动 因此 铣刀材料还应具备好的韧性 才不易崩刃 碎裂 铣刀常用材料高速工具钢 简称高速钢 锋钢等 分通用和特殊用途高速钢两种 26 铣刀高速工具钢特点 合金元素钨 铬 钼 钒的含量较高 淬火硬度可达HRC62 70 在600 高温下 仍能保持较高的硬度 刃口强度和韧性好 抗振性强 能用于制造切削速度一般的刀具 对于钢性较差的机床 采用高速钢铣刀 仍能顺利切削 工艺性能好 锻造 加工和刃磨都比较容易 还可以制造形状较复杂的刀具 与硬质合金材料相比 仍有硬度较低 红硬性和耐磨性较差等缺点 硬质合金是金属碳化物 碳化钨 碳化钛和以钴为主的金属粘结剂经粉未冶金工艺制造而成的 27 铣刀硬质合金特点 能耐高温 在800 10000C左右仍能保持良好的切削性能 切削时可选用比高速钢高4 8倍的切削速度 常温硬度高 耐磨性好 抗弯强度低 冲击韧性差 刀刃不易磨的很锋利 28 十 铣刀各几何角度的主要功用 前角 是刀具上最重要的一个角度 增大前角 切削刃锐利 切削层金属的变形小 减小切屑流经前刀面的摩擦阻力 因而切削力和切削热会降低 但刀具切削部分的强度和散热能力将被削弱 显然 前角取得太大或太小都会降低刀具的寿命 前角的合理数值主要根据工件材料来确定 加工强度 硬度低 塑性大的金属 应取较大前角 而加工强度 硬度高的金属 应取较小前角 由于硬质合金的抗弯强度较低 性脆 所以 在相同切削条件下其合理前角的数值通常均小于高速钢刀具 后角 后角的主要作用是减小后刀面与工件间的摩擦 同时 后角的大小也会影响刀齿的强度 由于铣刀每齿的切削厚度较小 所以后角的数值一般比车刀的大 以减小后刀面与工件间的摩擦 粗加工铣刀 或加工强度 硬度较高的工件时 应取较小后角 以保证刀齿有足够的强度 在加工塑性大或弹性较大的工件时 后角应适当加大 以免由于已加工表面的弹性恢复 使后刀面与工件的摩擦接触面过大 29 前角的选择 铣刀的前角应根据刀具和工件的材料确定 铣削时常有冲击 故应保证切削刃有较高的强度 一般情况下铣刀前角小于车刀切削前角 高速钢比硬质合金刀具要大 另外 在铣削塑性材料时 由于切削变形较大 应取较大的前角 铣削脆性材料时 前角应小些 在加工强度大 硬度高的材料时 还可采用负前角 具体数值如表所示 30 后角选择 在铣削过程中 铣刀的磨损主要发生在后刀面上 采用较大的后角可以减少磨损 当采用较大的负前角时 可以适当增加后角 具体数值参表 31 刃倾角的选择 刃倾角的选择立铣刀和圆柱铣刀的外圆螺旋角 就是刃倾角 s 这使刀齿可以逐渐的切入和切出工件 提高铣削的平稳性 增大 可以使实际前角增大 切削刃锋利 同时也使切屑易于排出 对于铣削宽度较窄的铣刀 增大螺旋角 的意义不大 故一般取 0或较小的值 螺旋角具体数值如表所示 32 主偏角与副偏角的选择 面铣刀主偏角的作用及其对铣削过程的影响 与车刀主偏角在车削中的作用和影响相同 常用的主偏角有45 60 75 90 工艺系统的刚性好 取小值 反之 取大值 副偏角一般为5 10 圆柱铣刀只有主切削刃 没有副切削刃 因此没有副偏角 主偏角为90 33 十一 切削层参数 切削层厚度hD指相邻两个加工表面之间的垂直距离 在切削过程中厚度是不断变化的 直线刃车外圆 hD f sin r切削宽度bD切削宽度是指沿加工表面度量的切削层尺寸 bD ap sin r主切削刃与工件切削层的接触长度即为主切削刃实际参加切削的长度切削面积AD指切削层在基面中的截面积 AD hD bD f ap 34 十二 铣削力和铣削功率 根据刀具和铣削加工的动向影响可分为 1 主切削力Fc 2 背向力Fp 3 轴向力Fa切削力按工作台的运行方向可分为 1 垂直分力Fv 2 横向分力Fe 3 纵向分力Ff 铣削力 35 2 铣削功率 铣削功率有效值 36 十三 铣刀的应用 单刃铣刀和双刃铣刀应用 应用与亚克力PC塑胶PVC铝塑板软木铝板等的用途 切削特点 采用硬质合金做刀体 独特的刃口镜磨工艺 以及高容量的排屑槽 使刀个在高速切割中有不粘屑 低发热 光洁度高等特点 材质 钨钢高速钢硬质合金区别 单刃铣刀切削效率低 因为同样的转速下 少一个刃但是加工表面光洁度好双刃铣刀切削效率高 但是由于2个刃可能存在切削角度差异 切削高度差异 所以加工表面可能稍差 单刃铣刀 双刃铣刀 37 三刃铣刀和四刃铣刀 加工范围 铝件 塑胶 铸件 铜件 铝合金 钛合金 镍合金 铜合金 不锈钢模具 合金钢 45 钢等主要用途 铣平面 侧面 沟槽特点 耐热性 铣刀同心度高材料 钨钢白钢硬质合金 三