（中职）金属切削原理与刀具第七章教学课件

1、YCF正版可修改PPT（中职）金属切削原理与刀具第七章教学课件第七章 铣削与铣刀第一节 铣刀的分类及铣削第二节 硬质合金面铣刀第三节 尖齿铣刀第四节 成形铣刀第一节 铣刀的分类及铣削一、铣刀的种类铣刀的种类很多，如图7一1所示。但从结构实质上可看成是分布在圆柱体、圆锥体或特形回转体的外圆或端面上的切削刃或镶装上刀齿(图7一1)的多齿刀具二、铣削运动铣削的主运动是铣刀的旋转运动，进给运动是工件的直线运动。三、铣刀几何角度在讨论铣刀的几何角度时，仍以切削刃为单元，用与车刀相同的方法进行。1.基准参考平面下-页 返回第一节 铣刀的分类及铣削根据定义，铣刀的基面Pr如图7 -3、图7 -4所示。它是过

2、切削刃上选定点，包括铣刀轴线在内的平面;切削平面Ps垂直于基面。2.几何角度(1)圆柱铣刀(图7-3)圆柱铣刀分螺旋齿圆柱铣刀和直齿圆柱铣刀。螺旋齿圆柱铣刀的螺旋角刀是圆柱铣刀螺旋齿展成直线后与铣刀轴线间的夹角。(2)面铣刀(图7 -4)面铣刀的几何角度是由刀齿安装到铣刀体后所具有的角度。刀齿相当一把车刀，面铣刀的几何角度与车刀相似，如图7 -4所示。将一个刀齿转至基面位置，如图7 -4所示。面铣刀除需要正交平面系中有关角度外，在设计、制造、刃磨面铣刀时，还需要假定工作(进给)、背(切深)平面系中的有关角度。上-页 下-页 返回第一节 铣刀的分类及铣削3.铣刀几何角度的选择铣刀几何角度的合理数

3、值，除根据第四章的选择原则选取外，还要考虑到铣削过程是断续切削和切削厚度是变化的特点。即对面铣刀为抗冲击，其前角和刃倾角常取负值。其参考数值如表7一1所列。四、切削用量与切削层参数1.切削用量(1)背吃刀量(切削深度)aP 在基面上垂直于进给运动方向所度量的切削层尺寸。时为平行于铣刀轴线所度量的切削层尺寸。(2)侧吃刀量ae 在假定工作平面上垂直于进给运动方向所度量的切削层尺寸。上-页 下-页 返回第一节 铣刀的分类及铣削 (3)进给量铣削进给量有以下三种表示方法:每齿进给量f铣刀每转过一个刀齿时，工件与铣刀的相对位移量，单位为mm/z ;每转进给量f铣刀每转一转时，工件与铣刀的相对位移量，单

4、位为mm/r ;每分钟进给量或进给速度。f单位时间(每分钟)工件与铣刀的相对位移量，单位为mm/min(4)铣削速度 铣刀外径的圆周速度，可按下式计算:上-页 下-页 返回第一节 铣刀的分类及铣削2.铣削切削层参数铣削时的切削层是铣刀相邻两个刀齿在工件上形成的过渡表面之间的一层金属层。铣削切削层参数如下:(1)圆柱铣刀(图7-6)切削厚度hD 铣削时的切削厚度是铣刀相部两个刀齿形成的过渡表面间的垂直距离。平均切削厚度hDav为上-页 下-页 返回第一节 铣刀的分类及铣削切削宽度bD 切削宽度bD是在基面Pr内沿过渡表面所度量的切削层尺寸。平均切削层横截面积总平均横截面积(2)面铣刀(图7一7)

5、切削宽度bD 上-页 下-页 返回第一节 铣刀的分类及铣削切削厚度Hd 面铣时，瞬时接触角B是由铣刀中心移动轨迹，分别向切入和切出两侧度量的。五、切削力及功率1.切削力(1)作用于铣刀的切削分力切削力或圆周(切向)力，它作用于铣刀的主运动方向，是消耗功率的主要切削力;进给力(进给杭力) ，它作用于铣刀的径向，与Fe的合力使铣刀心轴弯曲和扭转;上-页 下-页 返回第一节 铣刀的分类及铣削背向力(切深杭力)FP，它作用于铣刀的轴线方向。(2)作用于工件(或铣床工作台)的切削分力在设计机床夹具时，需要计算作用于工件(或铣床工作台)的切削分力。1)圆柱铣刀铣削时，如图7一8(a)所示水平分力Fh，水平

6、分力Fh平行于铣床的纵向进给方向，其作用方向，可能与进给方向一致(顺铣)，也可能与进给运动方向相反(逆铣、图中所示);垂直分力FV，垂直分力FV垂直于铣床工作台水平平面，其作用方向，可能向下(顺铣)将工件压向工作台，也可能向上(逆铣、图中所示)将工件自铣床工作台抬起;上-页 下-页 返回第一节 铣刀的分类及铣削横向分力Fo，横向分力Fo与背向力Fp大小相等、方向相反，作用于铣床横向进给方向，其作用方向与铣刀的螺旋齿的旋向有关2)面铣刀铣削时，如图7一8(b)所示水平分力Fh ，Fh平行于铣床纵向进给方向，其作用方向与铣床的进给运动方向相反;横向分力Fo ，Fo作用于铣床横向进给机构;垂直分力F

7、v，垂直分力Fv与背向力Fp大小相等、方向相反。2.计算切削力的实验公式(1)指数公式1)计算铣削切削力Fe的指数公式列于表7一2中。上-页 下-页 返回第一节 铣刀的分类及铣削2)根据切削力Fe计算作用于工件(或工作台)上的各切削分力。面铣刀铣削当铣削条件为:背吃刀量(切削深度)aP = (0.4 0. 8)d(d为铣刀直径);(2)单位切削力计算公式1)面铣刀铣削一个刀齿的切削力Fcz 总切削力上-页 下-页 返回第一节 铣刀的分类及铣削2)圆柱铣刀铣一个刀齿的切削力3.铣削功率六、铣削方式1.圆柱铣刀铣削铣削时，根据铣刀旋转方向和工件进给方向组合不同，分为顺铣和逆铣。上-页 下-页 返回

8、第一节 铣刀的分类及铣削逆铣时，切削厚度由零逐渐增大，由于铣刀刀齿具有刃口钝圆半径、，使刀齿要产生一段“滑行”才能切入工件，结果使已加工表面产生硬化，表面粗糙度值变大，铣刀磨损增大。顺铣时，切削厚度由厚变薄，无“滑行”现象，加工表面粗糙度值小，铣刀磨损也小。同时，垂直力向下作用，将工件压向工件台，避免铣削时的上下振动。2.面铣刀铣削用面铣刀铣平面时，根据铣刀和工件间的相对位置不同，分为对称铣削和不对称铣削(图7一10)。第一节 铣刀的分类及铣削(1)对称铣削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

9、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夹角称为切出角。(2)不对称铣削被铣工件平分线相对于铣刀轴心移动轨迹，有一偏移量k时，称为不对称铣削。七、硬质合金面铣刀的破损和最佳铣削条件的选择铣削过程中铣刀的正常磨损和车刀基本相同，但在逆铣时，由于开始切入时，切削厚度为零，刀齿有“滑行”现象，使铣刀刀齿后刀面的磨损加剧。上-页 下-页 返回第一节 铣刀的分类及铣削铣削过程是断续切削。铣刀刀齿在切入、切出时，会形成冲击。对于圆柱铣刀来说，由于采用了螺旋齿，使铣刀齿能逐渐切入和切出，以及切削时速度较低，因而铣削时，对圆柱铣刀的破坏不甚严重。用硬质合金面铣刀铣削平面时，由于铣削过程是断续的，使铣

10、刀刀齿承受大的机械冲击，同时刀齿在切削区域内，因受热而温度升高，而在空程时间内，又立即遭到冷却(不使用切削液)，导致刀齿骤热骤冷，而出现崩刃、打刀等破损现象，使铣刀寿命急剧下降。1.铣刀刀齿破损的基本类型及原因面铣刀铣削时，刀齿破损类型很多，其原因也极为复杂，但根据其基本特征，大体可分为三类:上-页 下-页 返回第一节 铣刀的分类及铣削(1)低速性崩刃这种崩刃现象，通常在使用刚刃磨过的铣刀，以较低的切削速度进行铣削时，可能在刀齿刀刃并没有龟裂的地方突然发生崩刃。如果使其他铣削条件不变，只改变切削速度，实验结果证明，当切削速度到达某一极限速度以上时，就不会产生这种崩刃。(2)没有龟裂的大打刀大打

11、刀现象是偶然发生的，可以认为这是当背吃刀量ap及进给量f过大，由于刀具的强度不足，而引起的断裂现象。(3)高速性破损当铣刀刀齿已经磨损并且铣削速度较高时，而产生的崩刃。这种破损是因为刀具已磨损，速度又高，会产生大量的切削热，使刀齿在切削区内因加热，外表面温度上-页 下-页 返回第一节 铣刀的分类及铣削 高，膨胀大，内部温度低膨胀小，阻碍外表面膨胀，因而外表面呈压缩热应力;当刀齿切出工件后，在空气中冷却，这时刀齿外表面因冷却快而收缩，而内部因冷却慢，收缩小，阻碍外表面收缩，因而表面呈拉伸热应力。 2.减少面铣刀刀齿破损和最佳铣削条件的选定(1)合理选择铣削速度和每齿进给量f 根据实验证明，利用切

12、削速度和每齿进给量关的不同组合，就可以获得铣削过程的正常磨损区(不产生崩刃)和崩刃区。上-页 下-页 返回第一节 铣刀的分类及铣削(2)正确地确定铣刀 刀齿切入工件的状态如图7 -15(a)所示，用面铣刀铣削平面时，工件侧面切削断面STUV在刀齿切入时，与刀齿前刀面初始接触点。(3)合理安置铣刀和工件的相对位置和选取铣刀直径上-页 返回第二节硬质合金面铣刀 1.直接焊接式图7一18所示的面铣刀是在优质结构钢的刀体上，镶焊硬质合金刀片，形成圆周齿和端面齿，经过刃磨达到规定的径向跳动的技术要求。若发生刀齿破损或崩刃后，则整把铣刀报废，目前已较少使用。2.机夹一焊接式图7一19所示的面铣刀是将硬质合

13、金刀片焊在小刀条上形成刀齿，再将刀齿用机械夹固的方法，装夹在刀体的刀槽中。当刃齿磨损到不能使用时，只需换上新刀齿即可，这是常用的结构型式。下-页 返回第二节硬质合金面铣刀 3.机夹可转位式由于焊接夹固式的结构较为复杂，而且又有焊接后的硬质合片质量下降问题，因此现在已逐渐使用机夹可转位刀片的面铣刀。该结构是将放在刀垫上的多边形硬质合金刀片，用楔块和螺钉(或别的零件)直接夹固在铣刀的刀槽内，如图7一20所示。上-页 返回第三节 尖齿铣刀尖齿铣刀是普通铣刀中应用较多的刀齿结构，它的齿槽是用单角度铣刀或双角度铣刀铣削而成。新铣刀的前刀面和后刀面均需用砂轮刃磨。当铣刀用钝后需重磨后刀面。 一、刀齿和齿槽

14、形状尖齿铣刀的刀齿和齿槽形状，应保证铣刀有足够的强度和充裕的容屑空间、较多的重磨次数。(1)直线齿背直线齿背的齿槽是用一把角度铣刀铣制，因此制造简单，但刀齿的强度较低，所以常用作细齿铣刀的齿背，铣刀用钝后重磨后刀面，这样容屑空间将显著减少，因而刀齿的重磨次数不多。(2)折线齿背折线齿背的齿槽是用两把角度铣刀分两次铣出，齿背接近抛物线形状，因而刀齿强度较好，且齿槽的容屑空间较直线齿背大。该齿背常作粗齿铣刀。 下-页 返回第三节 尖齿铣刀(3)曲线齿背曲线齿背在任何截面上的抗弯强度均相等，有较高的刀齿强度，并可增大齿槽的容屑空间。该齿背曲线常取圆弧形，可用成形铣刀一次铣成。二、常用尖齿铣刀的结构特

15、点与应用1.立铣刀主要用在立式铣床上，加工凹槽或铣削互相垂直的两平面，以及按靠模加工成形表面等。如图7一22所示，立铣刀在圆柱面上的切削刃是主刀刃，端面上的切削刃是副刀刃，因此铣削时不宜沿铣刀轴线方向作进给运动。上-页 下-页 返回第三节 尖齿铣刀 2.可转位硬质合金球头立铣刀图7一23)球头立铣刀的切削部分呈球形，可用于普通铣床、仿形铣床、数控铣床和加工中心上进行仿形加工，或用于加工模具的型腔或成形表面。球头立铣刀可以在水平方向、垂直方向进给，也可以在倾斜方向进给。 3.键槽铣刀键槽铣刀用于铣削圆头封闭键槽，如图7一24所示。这种铣刀在圆柱面和端面上都有刀齿，且齿数少，螺旋角小，端面刀齿直接

16、延伸到刀具中心，因此该刀齿的强度较好。工作时不仅可以纵向进给，同时也能轴向垂直进给。铣削时要分几次垂直进给和纵向进给，才能完成键槽的加工。上-页 下-页 返回第三节 尖齿铣刀4.三面刃铣刀三面刃盘铣刀除了在圆周上有切削刃外，它的两侧面同样也有切削刃，因此改善了切削情况，提高了切削效率，且减小了加工表面的粗糙度。(1)直齿三面刃铣刀如图7 - 25所示。这种刀具两侧刃上的前角等于零度，因此在铣削塑性材料时的切削条件较差。直齿三面刃铣刀d=50-200mm,B =4-40mm。 (2)错齿三面刃铣刀如图7 - 26所示，该铣刀的端齿前角近似等于圆周刀齿的刃倾角，为了使两侧端齿的侧刃都有正前角，把相

17、邻两刀齿制成不同的倾斜方向，每一刀齿只是在正前角一侧有端齿，形成了交错齿，所以错齿三面刃铣刀具有切削平稳、切削力小、排屑容易以及容屑空间大等优点，但制造和刃磨较复杂。上-页 下-页 返回第三节 尖齿铣刀(3)镶齿三面刃铣刀按国家标准规定，直径d=80312mm，宽度B=1240mm的三面刃铣刀，可制成镶齿铣刀，其结构如图7-27所示。三、尖齿铣刀的改进途径1.增大螺旋角增大铣刀螺旋角，可使铣刀在铣削时的铣削力平稳，并可增加实际前角，使实际刃口的圆弧半径减小，有利于改善铣削表面质量。2.减少齿数尖齿铣刀可以适当减少刀齿数，以增大容屑空间，提高刀齿强度，从而有利于增大进给量及提高铣削生产率。上-页

18、 下-页 返回第三节 尖齿铣刀 3.开分屑槽及使用波形刃铣刀(1)开分屑槽在圆柱铣刀和立铣刀等螺旋齿刀齿的齿背上，常刃磨出相互错开的分屑槽，如图7 - 28所示。其作用是改变切削图形，便于切屑的形成、卷曲和排出，且能减小切削力使切削轻快。(2)波形刃铣刀(图7 - 29)在普通立铣刀的螺旋前刀面的基础上，用靠模摆动装置，将螺旋前刀面加工成波浪形螺旋面，此面与后刀面相交，自然形成波浪形切削刃。由于相邻两波形的峰谷沿轴向错开一定距离，使切屑宽度显著减小，改变了切削图形，可减少切削变形铣削力随之降低，铣刀耐用度也相应得到提高，因而可使用比普通立铣刀大23倍的切削用量。上-页 下-页 返回第三节 尖齿

19、铣刀四、尖齿铣刀的刃磨尖齿铣刀一般刃磨后刀面，常在万能工具磨床上完成。刃磨圆柱铣刀的方法如图7一30所示，刀齿的前面由支撑片支持着，并可调节刀齿的位置。上-页 返回第四节 成形铣刀成形铣刀与成形车刀类似，都是根据工件的廓形设计刀具截形的成形刀具。成形铣刀按照齿背形状，可分为尖齿成形铣刀和铲齿成形铣刀。一、铲齿成形铣刀对刀齿刃形的要求与铲齿过程1.对成形铣刀的要求成形铣刀为了刃磨方便，常制成进给前角= 0。每次沿前刀面重磨后，要求刀齿的刃形不变和具有适当的后角。因此成形铣刀的刀齿，相当于同一形状的刃形均匀的沿径向向铣刀轴线靠近而形成的。下-页 返回第四节 成形铣刀 2.铲齿过程如图7一32所示，

20、铲齿车刀1是一把侧进给前角等于零的平体成形车刀，它的前刀面准确地置于铲齿车床的中心平面内。铣刀2绕铲齿车床主轴作等速转动的同时，铲齿车刀在具有阿基米德曲线凸轮3的控制下向铣刀轴线等速推进。 二、铲削量与后角1.顶刃侧(进给)后角由图7 - 32可知，铲齿时，铲齿车刀在铣刀的径向移动量K称铲削量，也是铲齿凸轮的升程。上-页 下-页 返回第四节 成形铣刀 2.侧刃上任意点处的后角由于铣刀的切削刃上各点的铲削量都相同，所以刀刃上不同半径处的齿背曲线都是齿顶齿背曲线的等距线，半径为R二点的侧后角可按下式求出:3.主后角过小的改善措施增加顶刃后角采用斜向铲齿磨出凹槽或磨出副偏角上-页 下-页 返回第四节

21、 成形铣刀三、成形铣刀的主要结构要素1.铣刀直径d由图7 - 37可知铲齿铣刀容屑槽深度H决定于铣刀直径、齿数、后角与工件廓形高度。确定铣刀直径时，H可初定为:上-页 下-页 返回第四节 成形铣刀2.齿数z铲齿铣刀的齿数多少，影响刀齿的尺寸和容屑槽尺寸，在选取齿数时，应保证刀齿有足够的强度、容屑空间和重磨储备量。 3.齿槽角齿槽角大小的选取是在保证有足够的容屑空间和刀齿强度的同时，还需使铲齿车刀能顺利退出。 4.槽底形状 上-页 下-页 返回第四节 成形铣刀铲齿成形铣刀的槽底，有平底和加强槽底两种形式。平底容屑槽结构简单、制造方便，通常大都采用这种形式，如图7一38(a)所示。但对刃形复杂、槽深大的铣刀，采用这种槽底形式，往往使铣刀刀齿太弱，这时就应采用加强底形式的槽底如图7一38(b),(c)所示。5.铣刀的前、后角用于精