《铣工技术》铣削原理.ppt

1、铣削技术，第一章铣削原理，05.07.2020，a，2，05.07.2020，a，3，05.07.2020，a，4，05.07.2020，a，5，05.07.2020，a，6，铣削加工1.1.1立铣刀的种类1 .按用途分类用途，可以将立铣刀分为铣刀平面用立铣刀、铣刀直角槽用立铣刀、铣刀特殊槽用立铣刀和铣刀特殊面用立铣刀等，具体参照表1-1。 1.1铣床介绍，铣床是通过铣床旋转决定运动，工件是进给运动的切削加工方法。 合理选择刀具材料铣削性能的优劣和铣削角度，直接影响切削加工的生产率和加工表面的质量。 若按照05.07.2020、a、7、05.07.2020、a、8、05.07.2020、a、9

2、、05.07.2020、a、10、2 .刃结构分类，则可将立铣刀分为立铣刀和立铣刀为了容易识别、05.07.2020、a、11、立铣刀的材料、尺寸规格、制造商等，在立铣刀上刻有标记，标记的内容主要有以下内容。 1 .制造商的商标在中国制造立铣刀的制造商很多，例如哈尔滨测定器刀具厂、上海工具厂和成都测定器刀具厂等，各制造商都把自己的注册商标标记在该产品上。 2 .立铣刀材料立铣刀的材料一般用材料品牌表示。 像HSS一样，立铣刀的材料是高速钢。 1.1.2立铣刀的标记、05.07.2020、a、12、3 .立铣刀尺寸规格立铣刀的尺寸因立铣刀的形状而稍有不同。 立铣刀的尺寸是基本尺寸，在使用或刃磨后

3、会发生变化，使用时需要注意。 1 )带孔立铣刀有圆筒立铣刀、三面刃立铣刀、锯齿立铣刀等，一般以圆直径以外的宽度的孔径表示尺寸规格。 例如，三面刃立铣刀上写的801227表示该立铣刀的外圆直径为80 mm，宽度为12 mm，内径为27 mm。 05.07.2020、a、13、2 )指形铣刀的指形铣刀包括立铣刀和键式立铣刀等，尺寸规格一般只表示外圆直径。 如果锥柄的立铣刀上写有18，则表示该立铣刀的外圆直径为18 mm。 3 )盘刀角度磨机和半圆磨机等盘刀，一般用圆直径宽度内的孔直径角度(或圆弧半径)来表示。 例如，如果角铣削的外圆直径为80 mm，宽度为22 mm，内孔直径为27 mm，角度为6

4、0，则显示为80222760。 类似地，半圆刀具的末尾显示为8R表示刀具的圆弧半径为8 mm。 05.07.2020、a、14、1.1.3立铣刀是多切削刃的刀具，在了解铣刀的组成和几何角度时，铣刀可视为多简单刀具的组合。 图1-1(b )表示与立铣刀各部分的名称相关的辅助平面。 05.07.2020、a、15、1 .被加工面被加工面是应被加工物切除的面。 2 .加工过的表面加工过的表面是在工件上被工具切削过的表面。 3 .在过渡表面的工件上用现在的切削刃形成或被下一个切削刃切除的表面，通过工具或工件的下一次旋转被切除，也称为切削表面。 4 .前面是刀具切屑流动的表面，也称为前刃面。 5 .后面

5、是指与加工后的表面相对的表面，也称为后刃面。 6 .前角0的前面和基底面所成的角度。 7 .后角度0之后与切削平面所成的角度。 05.07.2020，a，16，1.1.4磨的材料和选定，1 .高速钢是含有钨(w )、钼(Mo )、铬(Cr )、钒(v )等合金元素较多的高合金工具钢，通常碳的质量分数在1%左右，w的质量分数高速钢的弯曲强度b3 500 MPa、冲击韧性K0.30 MJ/。 高速钢强度和韧性好，耐冲击，刃磨容易，加工性好，价格便宜，但耐热性、硬度低，热处理后硬度6265 HRC，耐热温度550600，耐磨损性也低。 由于受耐热温度的限制，高速钢刀具不能用于高速铣削。 高速钢是国内

6、最常用的机械铣削加工工具材料。我国常用的高速钢品种有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2和W9Mo3Cr4V等。 W18Cr4V等w含量多的高速钢价格昂贵，因此减少了生产和使用。 W2Mo9Cr4V2Co8是导入的超硬高速钢，高温硬度和抗氧化能力比上述高速钢优异，能对难以加工的材料进行铣削加工，适用于高铣削速度。 我国生产的超硬高速钢品牌为W6Mo5Cr4V2Al，其价格比W2Mo9Cr4V2Co8便宜得多，但对热处理技术性要求很高。 05.07.2020、a、17、现在常用的物理气相沉积法能在高速钢工具的切削表面沉积25m的TiN薄膜(也称为涂层，呈金黄色)，使工具寿命提高25倍。 2 .硬

7、质合金硬质合金是用粉末冶金的方法将高硬度、高熔点的碳化钨(WC )、碳化钛(TiC )、碳化钽(TaC )、碳化铌(NbC )和钴(Co )粘合、冲压、烧结而成的。 常温硬度为8893 HRA，耐热温度为800万。 与高速钢相比，硬度、耐磨性、耐热性优越得多。 因此，硬质合金刀具允许铣削速度是高速钢刀具的510倍。 但是，由于其弯曲强度是高速钢的1/41/2，冲击韧性是高速钢的几十分之一，所以硬质合金的塑性和韧性差，害怕冲击和振动。 另外，工艺性比高速钢差，刃磨的情况比高速钢更难磨削，另外，难以成为一体工具和成形工具。 一般来说，将刃焊接在刃体上使用，或用机械方法夹在刃体上固定使用。 05.0

8、7.2020、a、18、我国目前常用的硬质合金有以下3种，1 )钨钴系硬质合金钨钴系硬质合金(符号YG )由WC和Co构成，主要加工铸铁、有色金属等脆性材料和非金属材料。 常用的品牌是YG3、YG6、YG8。 品牌的数字表示Co含量，其馀为WC含量。 硬质合金中的Co发挥粘接作用，Co含量越多的硬质合金韧性越好，硬度和耐磨性越差，因此YG8适用于粗加工和断续铣削，YG6适用于半精加工，YG3适用于精加工和连续铣削。 05.07.2020、a、19、2 )钨钛钴系硬质合金钨钛钴系硬质合金(符号YT )由WC、TiC和Co构成，TiC比WC硬、脆、耐磨损性、耐热性，因此YT系合金比YG系合金硬加工

9、钢材时，被加工材料塑性变形大，切屑与工具摩擦剧烈，铣削温度高，但该切屑为带状，铣削过程平稳，因此YT系硬质合金适合加工钢材等塑性材料。 钨钛钴系硬质合金的常用品种为YT30、YT15、YT5。 号码的数字表示包含PS的百分比。 TiC含量越多的硬质合金韧性越差，硬度和耐磨损性越高，因此YT30适合钢材的精加工和连续铣削，YT15适合半加工，YT5适合粗加工和断续铣削。 05.07.2020、a、20、3 )钨钽(铌)系硬质合金钨钽(铌)系硬质合金(符号YW )是在YT系硬质合金中加入少量的TaC或NbC。 YW系硬质合金的硬度、耐磨损性、耐热温度、弯曲强度和冲击韧性比YT系稍高，之后的两个指标

10、与YG系相似。 因此，YW系硬质合金既可以加工钢，也可以加工铸铁和有色金属，因此也被称为通用硬质合金。 常用品种为YW1和YW2，前者用于半精加工和精加工，后者用于粗加工和半精加工。 目前常用的化学气相沉积法有在硬质合金工具表面沉积510m的TiC薄膜(呈银色)，TiC、TiN二层薄膜或TiC、Al2O3和TiN三层薄膜，复合涂层使用得更多。 硬质合金工具经气相沉积后，寿命增加210倍。 05.07.2020、a、21、1.2.1铣削中的变形工具，是金属切削中实质上被切削的金属在工具切削刃和前倾面的按压作用下产生剪切滑动的变形过程。由于刀具的切削力，切断的金属层首先发生压缩弹性变形，当剪切应力

11、超过材料的屈服极限后，在受力方向和45个方向上产生最大的剪切应力，金属内部的晶格滑动，即剪切截面发生塑性变形。 刀具继续前进，切削力增大，切削刃的刃楔作用产生应力集中，切削刃附近的金属剪切应力超过强度极限而被剥离。 切削层发生塑性变形的同时，在切削刃附近剥离，形成切断作用。 变形后剥离的金属层因刀具的前倾面的按压而沿着前倾面流出，产生切屑。 由图1-2可见，在切削层及其附近的金属上会产生三个变形区域：05.07.2020、a、23、和。 05.07.2020、a、24、1.2.2屑块，当刀具对某塑性金属进行切削加工时，在一定的切削速度范围内，屑底层的一部分金属容易与前刃面粘着或冷接，形成硬度高

12、的楔块，代替刃面和刃面进行切削，将该小的楔块称为屑块一般来说，堆积屑瘤的硬度达到工件材料硬度的23.5倍。 05.07.2020、a、25、1 .屑块的形成在一定的切削速度范围内，屑底层金属与前刀面发生强烈的按压和摩擦，破坏前刀面上的氧化膜和吸附膜，使前刀面的接触面积逐渐增大。 同时，由于巨大的压力和摩擦力，在切屑的底层出现滞留现象，切削底层的金属的流动速度比切屑的上层金属慢得多，沿前倾面产生大的变形。 在适当的压力和温度的作用下，切屑底层的金属充满了前倾面的微观山谷，发生冷焊现象形成冷焊层。 冷焊层具有较大的强度和硬度，能抵抗切削力，形成第一层叠屑瘤Q1。 由于切屑还在继续流动，所以与第一层

13、叠切屑瘤接触的切屑基底金属反复进行上述变形和冷焊的过程，堆积在第一层叠切屑瘤上，形成第二层叠切屑瘤Q2。 这样堆积下去，堆积碎屑瘤就会生长。 由于切屑块改变了前刀面和切削刃的实际形状，所以切屑和前刀面的接触条件和力的状况发生变化，切屑块生长到一定的高度后，就不会再增大，形成完全的切屑块流。 05.07.2020、a、26、2 .切屑瘤影响切削加工的切屑瘤与工具的切削刃和前倾面的前端冷焊，形成后可以代替切削刃和前倾面进行切削，保护了切削刃和前倾面。 但是，切屑瘤的稳定性差，切屑瘤达到一定的高度时，很多情况下会因冷焊接的破裂而脱落，有可能带走刀具刃尖附近的表面金属的一部分，反而容易进行刀具的磨损。

14、 削屑瘤在切削过程中的发生和脱落，是将削屑瘤的碎片粘结在加工完毕的表面上，增大了加工完毕的表面的粗糙度。 如果堆积屑瘤表面粗糙，则加工后表面产生的误差随着堆积屑瘤的增大，实际工作提前角oe增大，切削变形减少，切削力降低。 堆积碎屑瘤最高时，实际工作前角oe约达到30。 如图05.07.2020，a，27，图1-4所示，切屑瘤的前端伸出切削刃外，伸长量为ac，该切口厚度改变了加工尺寸。 同时，由于切屑瘤的产生和脱落持续，加工尺寸变得不稳定，影响了加工零件的尺寸精度。 有利于粗加工，不利于精加工。 05.07.2020、a、28、硬度和塑性、工件材料硬度低、塑性大时，切削中金属变形大，切屑和前刀面

15、的摩擦系数和接触长度大，容易发生切屑堵塞。 切削速度、切削速度主要通过切削温度和摩擦系数影响沉积肿瘤。 如果进给量、进给量增加，则切削厚度增大，切削温度上升。 切削厚度越大，工具和切屑的接触长度越长，切屑瘤的高度越大。随着前倾角、刀具前倾角变大，切削力减少，切削温度降低，切削变形减少，刀具与切屑的接触长度变短，切屑瘤的形成基础减少。 05.07.2020、a、29、2 )防止堆积屑瘤形成的措施，适度提高、工件材料的硬度。 降低前倾面的表面粗糙度。 降低或提高切削速度。 采用润滑性能好的切削液。 的双曲正切值。 05.07.2020，a，30，1.2.3切削热和切削温度1 .切削热的来源在工具的

16、作用下，被切削的金属裂开，塑性变形和金属切削层偏离分离，形成切屑消耗工作，产生热。 另外，切屑与前倾面、工件与后刀面的摩擦也消耗工作，会产生大量的热。 因此，在切削时，切削层的剪切面、切削屑与工具前刀面的接触区域、后刀面与工件加工面的接触区域这三个发热区域(即，三个变形区域)是共享的。 其中，切削变形是切削热的主要来源。 05.07.2020、a、31、2 .切削热的发射切削热传递给工件，工件的温度上升。 铣削热可以是切削区域的温度700800，甚至1 000。 另一方面，热膨胀收缩导致工件变形，影响工件的尺寸和形状精度。 粗加工一般的影响不大，但在精加工中有很大的影响，特别是在铣削细长部件和

17、薄壁部件时有很大的影响。 另一方面，铣削热传递到工件，在高温下工件材料的金相组织发生变化，在加工表面发生残留应力、烧伤、退火，影响其使用性能。 切削热传递到立铣刀，使立铣刀的温度上升，产生热变形，影响加工精度，特别是精密复杂的立铣刀应该控制温度，另一方面，刀具温度的上升会引起立铣刀的热磨损和刀具材料的力学性能变化。 因此，如果您使用高速钢铣削，并且使用切削温度必须控制在500以下的硬质合金刀具，则切削温度应在800左右。 减少05.07.2020、a、32、3 .铣削热的措施，在工件馀量大、机床刚性好的情况下，可降低切削速度，增加进给量和后刀量或侧刀量。 在保证切削刃强度的条件下，适当地增大前

18、倾角，减小切削层金属的塑性变形，减少切削热的产生。 采用端面铣削，在工艺系统刚性良好的情况下，可适当减小主偏角，改善刀具散热条件，降低切削部的平均温度。 用大量切削液清洗，切削热带。 工具与切屑和工件的摩擦也减少了，切削热的产生也减少了。 提高立铣刀的刃磨品质，减小前刀面和后刀面的粗糙度值，减小切屑和前刀面与工件和后刀面的摩擦，降低切削温度。 05.07.2020、a、33、4 .影响切削温度的要素1 )切削量的影响切削速度越高，每单位时间切除金属的量越多，金属的变形和摩擦消耗的功越多，产生的切削热越多，因此切削温度上升。 同时，切削速度提高，切屑的流动变快，切削层变形产生的热传递到工件和工具，大量的切削热被切屑夺走，切削温度降低。 进给量