第十章--铣削与铣刀

1、2021/3/2612021/3/262 第一节 铣刀的几何参数 第二节 铣削用量和切削层参数 第三节 铣削力 第四节 铣削方式 第五节 铣刀的磨损 第六节 常用铣刀的结构特点与应用 第七节 可转位面铣刀 第八节 铲齿成型铣刀简介2021/3/263铣刀的种类与用途铣刀的种类与用途: : 铣刀是广泛用于平面及各种成形表面加工的刀具。1、按用途分类 端铣刀（面铣刀）、圆周铣刀、也叫圆柱铣刀、盘铣刀、锯片铣刀、立铣刀、键槽铣刀、球刀、角度铣刀、R铣刀、成形铣刀等。2、按齿背形式分类a) 尖齿铣刀 b) 铲齿铣刀 1）尖齿铣刀齿背是用铣刀铣出来的。齿背就是后刀面,用钝后重磨后刀面。2）铲齿铣刀齿背是

2、用铲刀铲出来的。用钝后重磨前刀面。2021/3/2643、按铣削原理分类1、面铣刀或端铣刀 刀齿设计在铣刀的端面上,这种铣刀一般用来铣削平面、台肩。2、圆柱铣刀或圆周铣刀 刀齿设计在铣刀的圆柱上,这种铣刀有多种形式,可以用来铣削平面、阶梯、槽型等。3、成形铣刀 铣刀的形状按照工件的廓形来设计,这种铣刀都叫成形铣刀。除去成形铣刀以外,其实任何一类铣刀都可以看作是端铣刀和周铣刀的组合,从原理上看没有什么不一样。2021/3/2652021/3/2662021/3/2672021/3/268 铣刀旋转为铣刀旋转为主运动主运动,工件或铣刀的移动为工件或铣刀的移动为进给运动进给运动。 可加工平面、台阶面

3、、沟槽、成形面等,多刃切削效率高。2021/3/269铣削特点铣削特点（精度（精度IT8-IT9）1）断续切削）断续切削:刀齿在切人和切出工件时会产生冲击产生冲击（尤其是端铣）,铣削力波动大,此外,b bD D与铣削力周期性变化与铣削力周期性变化,易引发工艺系统振动振动,使加工表面表面质量等级降低质量等级降低。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,刀齿还要经受周期性的冷、热冲击,容易出现裂纹和崩刃,使刀具耐用度下降。2）多刀多刃切削多刀多刃切削 铣刀的刀齿多刀齿多,切削刃的总长度大,有利于提高刀具耐用度和生产率生产率,优点不少。但也存在下述两个方面的问题

4、: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,否则会损坏刀齿。 3）半封闭式容屑形式）半封闭式容屑形式 :刀齿间空间有限,切屑被封闭在刀槽中,直至刀齿完全脱离工件时才能将切屑排出。因此,要求刀槽有足够的容屑空间。4）切入过程）切入过程 圆柱铣刀逆铣时,由于刀齿的切削刃钝圆半径rn的存在,使刀齿都要在工件已加工表面上滑行一段距离之后才能切入工件基体。在刀齿切入基体前的过程中,刀齿的刃口圆弧面推挤金属,实际工作前角为实际工作前角为负值负值,加剧了刃口与工件之间的摩擦摩擦,导致切削温度升高切削温度升高,表面冷作硬化程表面冷作硬化程度增加

5、度增加,刀齿磨损加快刀齿磨损加快,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、 坐标平面坐标平面在正交平面内:(以圆柱铣刀静止参考系平面以圆柱铣刀静止参考系平面)基面Pr:通过选定点并包含轴线的平面通过选定点并包含轴线的平面切削平面Ps:通过选定点并切于与切削刃相切，且垂直通过选定点并切于与切削刃相切，且垂直于的平面于的平面Pr。正交平面Po:与假定工作平面与假定工作平面Pf重合，是垂直于轴线的重合，是垂直于轴线的平面平面2021/3/2611二、二、圆柱铣刀的圆柱铣刀的几何角度几何角度 圆柱铣刀的刃倾角s就是铣刀的螺旋角,即是在切削平面Ps中测量的切削刃与基面的

6、夹角。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。粗齿铣刀粗齿铣刀: : 4040 4545细齿铣刀细齿铣刀: : 3030 35351、螺旋角、螺旋角2021/3/26122 2、前角。、前角。为了便于制造,规定圆柱铣刀的前角用法平面Pn前角n表示。检验时,通常测量0 与根据公式求出的0比较。 圆柱铣刀的刀齿只有主切削圆柱铣刀的刀齿只有主切削刃刃,无副切削刃无副切削刃,故无副偏角故无副偏角,其其主偏角为主偏角为900铣削钢件:n =10 20;铣削铸铁件:n =5-15。3 3、后角。、后角。圆柱铣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. 面铣刀几何角度面铣刀几何角度 面铣刀的一个刀齿面铣刀的一个刀齿,就相当于一把普通外圆车刀就相当于一把普通外圆车刀,角度标注角度标注与车刀相同。与车刀相同。2021/3/2614 端铣刀的o、o、kr、k r和s与车刀的概念完全一样,只不过端铣刀还经常要标注切深方向的前角-p、后角- p和进给方向的前角-f 、后角- f 。（便于导体设计与制造） 铣刀几何角度的选择,必须考虑铣削的自身特点,如铣削过程的断续切削和切削厚度随时变化等。对于硬质合金面铣刀为避免刀齿受冲击后而崩刃,一般将前角与刃倾角均选成负值。2021/3/2615一、

8、一、 铣削用量铣削用量1.1.背吃刀量背吃刀量a aP P : :过选定点并垂直于过选定点并垂直于P Pf的放行上测量的吃刀量的放行上测量的吃刀量。（平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸。）。（平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸。）（a）圆周铣时,ap为被加工表面的宽度。（b）端铣时,ap为切削深度。2.侧吃刀量ae :在在平行于平行于P Pf 并垂直于并垂直于V Vf 方向上测量的吃方向上测量的吃刀量。刀量。（垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸。） （a）圆周铣时,ae为切削层深度。（b）端铣时ae为被加工表面宽度。2021/3/26163.3.进给量进给量f fz z、f f、v vf f 每齿进给量每

9、齿进给量fz,指铣刀每转过一齿相对于工件在进给运动方指铣刀每转过一齿相对于工件在进给运动方向上的位移量。单位为向上的位移量。单位为mm/z进给量进给量f,指铣刀每转过一转时指铣刀每转过一转时,工件与铣刀的相对位移量工件与铣刀的相对位移量,单单位为位为mm/r进给速度进给速度vf ,每分钟铣刀相对工件的移动距离每分钟铣刀相对工件的移动距离,单位为单位为mm/minZnffnvzf4.4.铣削速度铣削速度v vc c 指铣刀切削刃上基点相指铣刀切削刃上基点相对于工件的主运动的瞬时对于工件的主运动的瞬时速度速度(一般指铣刀外缘处的一般指铣刀外缘处的线速度线速度)1000/dnvc2021/3/261

10、7刀具材料参考进给量参考进给量高速钢圆柱铣刀钢0.10.5铸铁0.120.20端铣刀钢0.040.06铸铁0.150.20三面刃铣刀钢0.040.06铸铁0.150.25硬质合金铣刀钢0.10.20铸铁0.150.30工件材料铣削速度铣削速度（m/min）说明高速钢铣刀硬质合金铣刀2020451501901.粗铣时取小值,精铣时取大值2.工件材料强度和硬度高时取小值,反之取大值。3.刀具材料耐热性好取大值,耐热性差时取小值45203512015040Cr15256090HT150142270100黄铜3060120200铝合金112300400600不锈钢1625501002021/3/261

11、8二、二、 切削层参数切削层参数（1）切削层公称厚度切削层公称厚度hD ,铣刀上相邻两个刀齿主切削刃形成的过渡表面间的垂直距离。1.1.直齿圆柱铣刀直齿圆柱铣刀sinzDfh切削厚度是一个随时变化的量。每一瞬间的值为:maxsinDzhf2021/3/2619通常以=/2时的切削厚度作为平均切削厚度则:平均切削厚度为: sin/2cos12/1cossin/22DavzeoeoeDavzohfadadahfd 切削层公称度bD宽切削刃参加工作长度。bD = ap 2021/3/26202.2.螺旋齿圆柱铣刀螺旋齿圆柱铣刀bD 随刀齿工作位置不同而变化。刀齿切入工件后, bD 由零逐渐增大至最大

12、值,然后逐渐减小至零。sinzDfh2021/3/2621rzDfhsincosrpDabsin/pefpezwDava a va a f zQAvdnd 刀齿开始切入时厚度最小,在中心位置时最大,以后又逐渐减小。3.3.端铣刀端铣刀2021/3/2622(一）一） 作用在铣刀刀齿上的铣削力作用在铣刀刀齿上的铣削力根据对刀具和铣削加工动力的影响可分为: （1）主切削力）主切削力Fc 在铣刀圆周方向上的分力,又称切向力或圆周力。消耗功率最多,是主切削力。 （2）垂直铣削力）垂直铣削力Fcn 在铣刀的半径方向上的分力,又称径向力。一般不消耗功率,但会使刀杆弯曲变形。 （3）背向力（轴向力）背向力（

13、轴向力）Fp 它作用于铣刀的轴线方向。 Fcn 与与Fp的大小对螺旋齿圆柱铣刀来说与螺旋角（s）的大小有关;端铣刀的Fcn 与与Fp则与主偏角r和刃倾角s的大小有关。2021/3/2623圆柱铣刀切削力 端铣刀切削力2021/3/2624(二二) 作用在工件上的铣削分力作用在工件上的铣削分力 Ff和和FfN 根据对加工过程和机床的影响根据对加工过程和机床的影响, ,按工作台运动方向分解按工作台运动方向分解: :（1 1）纵向分力）纵向分力F Ff f: :与工作台的纵向运动方向平行,又称进给力,它消耗进给电机的功率。（其作用方向顺铣时与进给方向一其作用方向顺铣时与进给方向一致致;逆铣时与进给方

14、向相反。逆铣时与进给方向相反。 ）（2 2）垂直分力）垂直分力F Ffnfn: :作用在铣床工作台面的垂直方向上,由于铣床这个方向上的刚度最低,当Fv大时,易引起振动。（其作其作用方向可能向下用方向可能向下,将工件压向工作台将工件压向工作台,也可能向上也可能向上,将工件自铣将工件自铣床工作台抬起。床工作台抬起。 ）（3 3）横向进给力横向进给力 Fe : 作用于横向进给方向的分力。2021/3/2625表表 各铣削分力的比值各铣削分力的比值 铣削条件比式对称铣不对称铣逆铣顺铣端 铣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圆周铣削（立铣刀、盘铣刀、圆柱铣刀和成形铣刀）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 主切削力可根据主切削力可根据M M= = F Fc cd do o /2/2求得求得, ,其他各力则可根据它其他各力则可根据它们与主切削力们与主切削力F Fc c的比值（见表）求得。的比值（见表）求得。2021/3/2626二、二、 铣削力计算铣削力计算主切削力

16、主切削力F Fc c的计算还可用有关手册经验公式进行计算的计算还可用有关手册经验公式进行计算, ,它与工它与工件材料、刀具材料、铣刀的形式以及铣削用量有关。件材料、刀具材料、铣刀的形式以及铣削用量有关。 2021/3/2627一、圆周铣削方式一、圆周铣削方式周铣有顺铣和逆铣两种方式。2021/3/2628 逆铣时逆铣时,（1 1）刀齿的切削厚度从ac=0至acmax,轨迹线平坦拉长,切削平稳;（2 2）由于切削齿刃钝圆半径的影响,在开始切入时刀齿在工作表面上打滑、产生挤压和摩擦,使已加工表面产生硬化,表面粗糙度值变大,铣刀磨损增大。同时,工件表面受到较大的挤压应力,冷硬现象严重,加剧刀齿磨损,

17、并影响已加工表面质量。2021/3/2629 顺铣时顺铣时, ,（1 1）切削厚度由厚变薄,无“滑行”现象,轨迹线短而陡,（2）摩擦挤压较轻,加工表面粗糙度值小,铣削力小,铣刀磨损也小。同时,（3）垂直分力向下,将工件压向工作台,避免铣削时上下振动。 （4）但切削力的水平分力与进给方向相同,有使丝杠和丝母工作面脱开的趋势,容易引起加工中水平方向的窜动。 总体来看,顺铣比逆铣优点多,但必须要求机床有消除间隙机构。 （3 3）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左侧面接触,因此进给速度比较平稳。 逆铣时刀齿是从切削层内部开始工作的,当工件表面有硬

18、皮时,对刀齿没有直接影响;（4 4）切削力的垂直分力方向向上,有使工作台抬起的趋势,影响夹紧力。2021/3/2630二、端铣方式二、端铣方式 端铣有对称铣与不对称逆铣、端铣有对称铣与不对称逆铣、 不对称顺铣三种方式。不对称顺铣三种方式。 铣淬硬钢采用对称铣;铣碳钢和合金钢用不对称逆铣,减小切入冲击,刀具寿命;铣不锈钢和耐热合金用不对称顺铣。2021/3/26311 1）对称铣削（）对称铣削（a a图）图）被铣工件安放在铣刀轴心移动轨迹的对称位置时,称为对称铣削。把铣刀刀齿切入工件处和铣刀中心的连线与铣刀轴心移动轨迹间的夹角,称为切入角;铣刀刀齿切出工件处和铣刀中心的连线与铣刀轴心移动轨迹间的

19、夹角,称为切出角。在切入角范围内类似于逆铣,在切出角范围内相当于顺铣。对称铣削时切入角等于切出角,一半是逆铣削,一半是顺铣削。2021/3/26322 2）不对称铣削（）不对称铣削（b b图与图与c c图）图）被铣工件平分线相对于铣刀轴心移动轨迹,有一偏移量时,称为不对称铣削。逆铣部分大于顺铣部分时,称为不对称逆铣;顺铣部分大于逆铣部分时,称为不对称顺铣。切入角和切出角位于逆铣一侧时为正值,位于顺铣一侧时为负值。据有关资料介绍,工件与铣刀摆放位置会影响刀具使用寿命十几倍,因此要重视铣削时工件的位置摆放。2021/3/2633一一. .铣刀的磨损形式铣刀的磨损形式a) a) 高速钢铣刀的后高速钢

20、铣刀的后面磨损面磨损b)b)硬质合金铣刀的前、硬质合金铣刀的前、后面同时磨损后面同时磨损铣刀磨损标准规定在后刀面上.高速钢圆柱铣刀粗铣取VB=0.6,精铣为0.25合金面铣刀铣削钢件为VB=1-1.2,铸件为1.5-2.02021/3/2634二二. .防止铣刀破损的措施防止铣刀破损的措施1.合理选择铣刀刀片牌号:应选用韧性高、抗热裂纹敏感性小,且具有较好耐热性和耐磨性的刀片材料。2.合理选择铣刀切削用量:在一定加工条件下,存在一个不产生破损的安全工作区域,如图所示。2021/3/26353.合理选择工件与铣刀之间的相对位置:合理地选择面铣刀安装位置对减少面铣刀破损起着重要作用。图10-12面

21、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) 2021/3/2636图10-13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 当被铣削工件的宽度已经给定时,面铣刀直径和安装位置的选择方案如下图所示。2021/3/2637立铣刀圆柱表面的切削刃为主切削刃,端面上的切削刃为副切削刃,它们可同时进行切削,也可单独进行切削。主切削刃一般为螺旋齿,可以增加切削平稳性,提高加工精度。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,端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。一、一、 立铣刀立铣刀为了能加工较深的沟槽

22、,并保证有足够的备磨量,立铣刀的轴向长度一般较长。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。一般粗齿立铣刀出数Z=3 4,细齿立铣刀齿数Z=58,套式结构Z=1020,容屑槽圆弧半径r=2-5mm。2021/3/2638标准立铣刀的螺旋角为4045 (粗齿)和30 35 (细齿),套式结构立铣刀的为1525。直径较小的立铣刀,一般制成带柄形式。GB规定:271 mm的立铣刀制成直柄;6 63 mm的立铣刀制成莫氏锥柄;2580 mm的直铣刀做成7:24锥柄,内有螺孔用来拉紧刀具。直径为40 160的立铣刀可做成套式结构。a)a)端面切削刃不通过中心端

23、面切削刃不通过中心 b b）端面切削刃通过中心）端面切削刃通过中心（1 1）高速钢立铣刀）高速钢立铣刀加工凹槽、台阶面及成形表面。加工凹槽、台阶面及成形表面。2021/3/2639（2）硬质合金立铣刀）硬质合金立铣刀整体式硬质合金立铣刀整体式硬质合金立铣刀2021/3/2640普通可转位立铣刀和钻铣刀普通可转位立铣刀和钻铣刀a)普通可转位立铣刀普通可转位立铣刀 b）端刃过中心可转位立铣刀）端刃过中心可转位立铣刀 c）圆刀片立铣刀）圆刀片立铣刀 d）钻铣刀）钻铣刀2021/3/2641图10-17前面为波纹形曲面的立铣刀刀片a)轻型切削刀片b)大多数材料普通加工用刀片c)重载切削刀片2021/3

24、/2642 钻铣刀用途钻铣刀用途a)铣台阶面和开口槽铣台阶面和开口槽 b）钻浅孔）钻浅孔 c）铣封闭槽）铣封闭槽 d）坡铣斜槽）坡铣斜槽圆刀片立铣刀圆刀片立铣刀2021/3/2643图10-18加工凹窝、型腔的常用方法a)二轴坡走铣b)螺旋插补铣c)圆弧插补铣2021/3/2644铣刀进给方式铣刀进给方式2021/3/2645可转位螺旋立铣刀可转位螺旋立铣刀2021/3/2646模块式螺旋齿立铣刀模块式螺旋齿立铣刀2021/3/2647二、二、 键槽铣刀键槽铣刀加工圆头封闭键槽。加工圆头封闭键槽。键槽铣刀有两个刀齿,圆柱面和端面都有切削刃,端面刃延至中心,既像立铣刀,又像钻头。加工时先轴向进给

25、达到槽深,然后沿键槽方向铣出键槽全长。直柄键槽铣刀直径d =222mm,锥柄键槽铣刀直径d =1450mm。键槽铣刀的圆周切削刃仅在靠近端面的一小段长度内发生磨损,重磨时,只需刃磨端面切削刃,因此重磨后铣刀直径不变。2021/3/2648直齿三面刃铣刀直齿三面刃铣刀错齿三面刃铣刀错齿三面刃铣刀三、三、 三面刃铣刀三面刃铣刀加工凹槽和台阶面。加工凹槽和台阶面。2021/3/2649镶齿三面刃铣刀镶齿三面刃铣刀2021/3/2650硬质合金可转位三面刃铣刀硬质合金可转位三面刃铣刀2021/3/2651四、四、 角度铣刀角度铣刀加工带角度的沟槽和斜面。加工带角度的沟槽和斜面。a a）单角度铣刀）单角

26、度铣刀 b b）双角度铣刀）双角度铣刀2021/3/2652模具铣刀由立铣刀发展而成,可分为圆锥形立铣刀(圆锥半角/2=3、5、7、10）,圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种,其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。模具铣刀的结构特点是球头或端面上布满切削刃,圆周刃与球头刃圆弧连接,可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。小规格的硬质合金模具铣刀多制成整体结构,16mm以上直径的,制成焊接或机夹可转位刀片结构。五、五、 模具铣刀模具铣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高速钢模具铣刀高速钢模具铣刀a a）圆锥形立铣刀）圆锥形立铣刀

27、b b）圆柱形球头立铣刀）圆柱形球头立铣刀 c c）圆锥形球头立铣刀）圆锥形球头立铣刀2021/3/2654硬质合金可转位球头立铣刀硬质合金可转位球头立铣刀可转位球头立铣刀可转位球头立铣刀2021/3/2655硬质合金旋转锉硬质合金旋转锉2021/3/2656二、其他种类 面铣刀(1) 可转位面铣刀结构(2) 可转位面铣刀直径和齿数(3) 可转位面铣刀几何角度一、硬质合金 可转位面铣刀(1) 陶瓷可转位面铣刀(2) 立方氮化硼可转位面铣刀(3) 聚晶金刚石可转位面铣刀应用应用:高速铣削较大平面。特点特点:刚性好、效率高、质量好、刀具寿命高、加工成本低、使用方便。结构结构:面铣刀的圆周表面为主切

28、削刃,端面上为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构,刀齿为高速钢或硬质合金,刀体为40Cr。镶齿结构镶齿结构: :上压式 、楔块式、压孔式。2021/3/2657一、一、 硬质合金可转位面铣刀（楔块式）硬质合金可转位面铣刀（楔块式）图-硬质合金可转位面铣刀1刀垫2楔块3紧固螺钉4偏心销5刀体6刀片2021/3/2658（一）可转位面铣刀的结构1）上压式2） 楔块式3）压孔式上压式上压式用于小直径面铣刀。用于小直径面铣刀。图-上压式a) 螺钉夹紧 b) 螺钉和压板夹紧1弹簧2压块3螺钉4刀垫螺钉5刀垫2021/3/2659压孔式压孔式压孔式铣刀实物照片2021/3/2660（二）可转位面铣刀直径与

29、齿数（二）可转位面铣刀直径与齿数 面铣刀直径系列已标准化,标准系列为:50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500.（mm） 粗铣时,铣刀直径要小些,因为粗铣切削力大,选小直径铣刀可减小切削扭矩。 精铣时,铣刀直径要大些,尽量包容工件整个加工宽度,以提高加工精度和效率,并减小相邻两次进给之间的接刀痕迹。 选择平面铣刀直径时主要需考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内,也可将机床主轴直径作为选取的依据。平面铣刀直径可按D1.5d（d为主轴直径)选取。在批量生产时,也可按工件侧吃刀量的1.21.6倍选择刀具直径。2021/3/2661 铣刀齿数多,可提高生产效率,

30、但受容屑空间、刀齿强度、机床功率及刚性等的限制,不同直径的可转位铣刀的齿数均有相应规定。 为满足不同用户的需要,同一直径的可转位铣刀一般有粗齿、中齿、细齿三种类型。粗齿铣刀适用于普通机床的大余量粗加工和软材料长切屑或切削宽度较大的铣削加工;当机床功率较小时,为使切削稳定,也常选用粗齿铣刀。中齿铣刀系通用系列,使用范围广泛,具有较高的金属切除率和切削稳定性。适用于短切屑和精铣钢件。2021/3/2662细齿铣刀主要用于铸铁、铝合金等有色金属的大进给速度切削加工。在专业化生产(如流水线加工)中,为充分利用设备功率和满足生产节奏要求,也常选用密齿铣刀(此时多为专用非标铣刀);适宜薄壁铸件。 为防止工

31、艺系统出现共振,使切削平稳,还开发出一种不等分齿距铣刀。如英格索尔公司的MAX-I系列、瓦尔特公司的NOVEX系列铣刀均采用了不等分齿距技术。在铸钢、铸铁件的大余量粗加工中建议优先选用不等分齿距的铣刀。2021/3/2663（三）可转位面铣刀几何角度（三）可转位面铣刀几何角度三种组合:(1) 正前角型、（2）负前角型、（3）正负前角型参考课本图10-3（P169）1、背前角和侧前角2021/3/2664（1 1）双正前角）双正前角 铣刀采用有带后角的刀片,这种铣刀楔角小,具有锋利的切削刃。由于切屑收缩比小,所耗切削功率较小,切屑成螺旋状排出,不易形成积屑瘤。这种铣刀最宜用于普通钢、铸铁、不锈钢

32、和非铁材料的切削加工。对于刚性差(如主轴悬伸较长的镗铣床)、功率小的机床和加工焊接结构件时,也应优先选用双正前角铣刀。通常取p=7f=0=0,铣铝合金,取 p=15f=14=14（2 2）双负前角）双负前角 铣刀通常均采用方形(或长方形)无后角的刀片,刀具切削刃多(一般为8个),且强度高、抗冲击性好,适用于粗铣铸钢、铸铁和高硬度、高强度的钢。由于切屑收缩比大,需要较大的切削力,因此要求机床具有较大功率和较高刚性。由于轴向前角为负值,切屑不能自动流出,当切削韧性材料时易出现积屑瘤和刀具振动。通常取p=-5-10,f= =-3-10 2021/3/2665 凡能采用双负前角刀具加工时建议优先选用双

33、负前角铣刀,以便充分利用和节省刀片。当采用双正前角铣刀产生崩刃(即冲击载荷大)时,在机床允许的条件下亦应优先选用双负前角铣刀。（3）正负前角(轴向正前角、径向负前角) 这种铣刀综合了双正前角和双负前角铣刀的优点,轴向正前角有利于切屑的形成和排出;径向负前角可提高刀刃强度,改善抗冲击性能。 此种铣刀切削平稳,排屑顺利,金属切除率高,适用于大余量铣削加工。通常取p=010,f= =0-102021/3/2666图- 可转位铣刀片的几何形状2021/3/2667表10-4可转位铣刀铣削刀片的断屑槽型类型轻型(L)普通(M)重型(H)简图特点锋利的正前角切削刃,平稳的切削性能。用于低进给率,低机床功率

34、和低切削力要求场合用于混合加工的正前角槽形,中等进给率场合用于高安全性要求和高进给率要求场合2021/3/26682.主偏角图10-35常用面铣刀主偏角及其对切削力和切削厚度的影响2021/3/266990主偏角面铣刀主偏角面铣刀 铣削时,进给力F Ff f很大,不会产生竖直进给力F Ffnfn。因此,适用于铣削低强度结构的工件或薄壁工件及获得直角边方肩铣。45主偏角面铣刀主偏角面铣刀 铣削时,进给力F Ff f和竖直进给力F Ffn fn 大小接近相等。适用于普通用途端铣及短切屑材料的铣削。10主偏角面铣刀主偏角面铣刀 允许在非常高的切削参数下工作。主要用于高进给铣削。圆刀片面铣刀圆刀片面铣

35、刀 随被吃刀量不同,刀片主偏角和切削负荷均会有所变化。适用于耐热合金和钛合金加工及大余量、高进给加工。 2021/3/2670陶瓷面铣刀陶瓷面铣刀刀片较脆,用于加工灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁 、冷硬铸铁和表面淬火钢等。 陶瓷面铣刀分为双负前角型和正负前角型。粗铣时都选用双负前角型。 二、其他种类的面铣刀二、其他种类的面铣刀立方氮化硼面铣刀立方氮化硼面铣刀精铣和半精铣高硬度的冷硬铸铁、淬火钢、镍基冷硬耐磨工件及渗碳、渗氮和表面淬硬工件。 CBN面铣刀寿命比陶瓷或硬质合金面铣刀高几十倍。 CBN面铣刀采用双负前角型。2021/3/2671图10-36金刚石铣刀片形状a) 切削刀片b) 修光刀片聚晶

36、金刚石面铣刀聚晶金刚石面铣刀用于加工有色金属及其合金和非金属材料。不能加工钢、铁等黑色金属。2021/3/2672成形铣刀:刀具廓形根据工件轮廓形状设计制造。是在铣床上加工成形表面的专用刀具,用成形铣刀可在通用的铣床上加工复杂形状的表面,并获得较高的精度和表面质量,生产率也较高。成形铣刀常用于加工成形直沟槽和成形螺旋沟槽。成形铣刀属于专用刀具,需要时一般需要自行设计。按齿背的加工形式,成形铣刀分为尖齿成形铣刀和铲齿成形铣刀两种。尖齿成形铣刀后刀面是用铣刀铣出来的,重磨时重磨后刀面。2021/3/2673廓形复杂的成形铣刀常做成铲齿成形铣刀:其后刀面是用铲刀铲出来的,前刀面是平面,并且是径向平面

37、,重磨时重磨前刀面,因此刃磨很方便,且能保证铣刀的廓形不变,得到广泛应用。铲齿成型铣刀的前角通常做成零度,与基面重合。铲齿成型铣刀的后刀面是用铲刀铲出来的。一、铲齿成型铣刀的铲齿过程一、铲齿成型铣刀的铲齿过程2021/3/2674铲齿过程铣刀等速转过一个刀齿时,凸轮相应转一圈。（铲刀在凸轮带动下往复一个来回。） 凸轮每转一转,铣刀转过的角度为齿间角。=2/Z（Z铣刀齿数）2021/3/2675齿背曲线齿背曲线在铣刀后刀面上垂直于铣刀轴线做剖面,剖面与铣刀后刀面的交线称为铣刀的齿背曲线。显然,一个等速转动,一个匀速直线运动的合成运动,最终所形成的齿背曲线是阿基米德螺旋线。铣刀的后刀面是由许多阿基

38、米德螺旋线的等距线组成的。因此,铲齿成型铣刀的后刀面是阿基米德螺旋面。成形铣刀后刀面必须满足两点要求:第一,重磨之后,齿形不变。第二,重磨之后,后角不变。这两点要求需要齿背曲线来满足。2021/3/2676阿基米德螺线齿背的特性2021/3/2677 齿背曲线的后角建立极坐标方程其中:曲率半径;C单位转交的径向增量;转角顶刃后角基本公式:对于新刀有:C为常数-所以新刀的顶刃后角为:cOR 2ZKC OfaRKZtg2 cdcdddtgfa2021/3/2678铣刀用钝以后,重磨前刀面所获得的顶刃后角为: 从以上公式可以看出,刀具重磨之后,顶刃后角是有所增大的。生产上K值已经标准化了。2、2.5

39、、3、3.5、是一个等差数列。不管d、Z、怎么变化,只要K值相同,就可用同一凸轮加工。一般顶刃后角做成10-15,常用10-12 faXOxfxtgRRRKZtg2 2021/3/2679第一,由于铲刀是沿径向铲削,且铲刀的齿廓是根据铣刀轮廓设计,所以铣刀用钝后重磨前刀面时只要保证前角为零度则铣刀的齿形不会改变。第二,阿基米德螺旋线铣刀重磨后其后角基本不变,只是随重磨次数增加铣刀后角略有增大。所以,齿背曲线为阿基米德螺旋线能够满足铣刀的使用要求。阿基米德螺旋线特性: 另外这种齿背曲线的通用性好,齿顶和两齿侧只要K值相同,可以用同一个铲刀进行铲削,对不同齿数Z的铣刀,只要K值相同都可以用同一个凸

40、轮铲削,凸轮的利用率很高。生产上K值已经标准化了。2、2.5、3、3.5、是一个等差数列。不管d、Z、怎么变化,只要K值相同,就可用同一凸轮加工。用比较少量的通用凸轮能加工K值相同的大量成形铣刀。2021/3/2680二、铲削量以及后角分析二、铲削量以及后角分析运动特点:凸轮每转一转,带动铲刀径向前进的距离为K值,K称为凸轮升程,亦即铲背量。（假想凸轮曲线无回程,而半径是一直增大的话）等于铲削量K。通常在凸轮上标出其K值。实际上,凸轮曲线的最大半径与最小半径之差小于铲削量K。fKztgdOfxfxXRKZtgtgdRsinoxfrxXRtgtgkR2021/3/2681一般要求后角要大于2,应

41、采取的措施如下: 由式可见,铲齿成形铣刀正交平面内的后角与成形铣刀的主偏角有关。当该点的主偏角为零时其后角为零。后角为零的刀具,摩擦将相当严重,无法使用。sinoxfrxXRtgtgkR图10-40过小改善措施a) 适当修改工件形状b) 磨出凹槽或副偏角c) 采用斜向铲齿2021/3/2682 铲齿成形铣刀的前角一般为0度,但其切削条件较差,所以在粗加工时可以取前角大于0度。当有了前角后,铣刀的轴向剖面形状与工件的截形不同,设计时,必须计算出其轴向剖面形状.三、正前角铲齿成形铣刀刀廓形设计三、正前角铲齿成形铣刀刀廓形设计铲齿成型铣刀廓形设计的思路: 可以设想,将铣刀的基面也就是零度前角的前刀面

42、制造的与工件槽形不一样,即铣刀宽度与工件宽度相同时,其高度比工件槽形矮一个h值,当铣刀磨出正前角来其刀刃上各点切出的工件槽形恰好是工件要求的理论槽形。这种方法称之为“反误差的方法”。2021/3/26832021/3/2684 主要参数有直径d,孔径d1,槽深H,齿数Z,侧后角,侧前角,铲削量K以及齿槽角等。2021/3/26852021/3/26862021/3/2687铣刀宽度一般比工件的廓形宽度的最大宽度大1-5mm,并采用标准系列尺寸.为了保证铣刀有足够的重磨次数和强度,在铣刀结构尺寸初步确定后,需要从下面几个方面进行验算.1)铣刀壁厚m0.4d1,如不能满足,加大铣刀外径。2)铣刀齿根厚度C（0.8-1）H。2021/3/2688已知条件:在 X62W 铣床上铣削如图轮廓工件 工件材料:45钢 铣刀前、后角 f =10,f =10 工件廓形曲线部分允许误差为 0.1mm 角度部分允许误差为 15 设计高速钢铲齿成形铣刀。2021/3/26892021/3/2690根据工件廓形最大高度 h0 =26mm 按铣刀的结构尺寸资料,选取加强型齿槽,铣刀宽度 B=b+3 =37+3=40 mm2021/3/2691 1、验算铣刀壁厚 m 要求满足条件:m = (d2Hd1)2 0.4