（中職）金屬切削原理與刀具第七章教學(xué)課件

1、YCF正版可修改PPT（中職）金屬切削原理與刀具第七章教學(xué)課件第七章 銑削與銑刀第一節(jié) 銑刀的分類及銑削第二節(jié) 硬質(zhì)合金面銑刀第三節(jié) 尖齒銑刀第四節(jié) 成形銑刀第一節(jié) 銑刀的分類及銑削一、銑刀的種類銑刀的種類很多，如圖7一1所示。但從結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上可看成是分布在圓柱體、圓錐體或特形回轉(zhuǎn)體的外圓或端面上的切削刃或鑲裝上刀齒(圖7一1)的多齒刀具二、銑削運(yùn)動銑削的主運(yùn)動是銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動是工件的直線運(yùn)動。三、銑刀幾何角度在討論銑刀的幾何角度時(shí)，仍以切削刃為單元，用與車刀相同的方法進(jìn)行。1.基準(zhǔn)參考平面下-頁 返回第一節(jié) 銑刀的分類及銑削根據(jù)定義，銑刀的基面Pr如圖7 -3、圖7 -4所示。它是過

2、切削刃上選定點(diǎn)，包括銑刀軸線在內(nèi)的平面;切削平面Ps垂直于基面。2.幾何角度(1)圓柱銑刀(圖7-3)圓柱銑刀分螺旋齒圓柱銑刀和直齒圓柱銑刀。螺旋齒圓柱銑刀的螺旋角刀是圓柱銑刀螺旋齒展成直線后與銑刀軸線間的夾角。(2)面銑刀(圖7 -4)面銑刀的幾何角度是由刀齒安裝到銑刀體后所具有的角度。刀齒相當(dāng)一把車刀，面銑刀的幾何角度與車刀相似，如圖7 -4所示。將一個刀齒轉(zhuǎn)至基面位置，如圖7 -4所示。面銑刀除需要正交平面系中有關(guān)角度外，在設(shè)計(jì)、制造、刃磨面銑刀時(shí)，還需要假定工作(進(jìn)給)、背(切深)平面系中的有關(guān)角度。上-頁 下-頁 返回第一節(jié) 銑刀的分類及銑削3.銑刀幾何角度的選擇銑刀幾何角度的合理數(shù)

3、值，除根據(jù)第四章的選擇原則選取外，還要考慮到銑削過程是斷續(xù)切削和切削厚度是變化的特點(diǎn)。即對面銑刀為抗沖擊，其前角和刃傾角常取負(fù)值。其參考數(shù)值如表7一1所列。四、切削用量與切削層參數(shù)1.切削用量(1)背吃刀量(切削深度)aP 在基面上垂直于進(jìn)給運(yùn)動方向所度量的切削層尺寸。時(shí)為平行于銑刀軸線所度量的切削層尺寸。(2)側(cè)吃刀量ae 在假定工作平面上垂直于進(jìn)給運(yùn)動方向所度量的切削層尺寸。上-頁 下-頁 返回第一節(jié) 銑刀的分類及銑削 (3)進(jìn)給量銑削進(jìn)給量有以下三種表示方法:每齒進(jìn)給量f銑刀每轉(zhuǎn)過一個刀齒時(shí)，工件與銑刀的相對位移量，單位為mm/z ;每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f銑刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，工件與銑刀的相對位移量，單

4、位為mm/r ;每分鐘進(jìn)給量或進(jìn)給速度。f單位時(shí)間(每分鐘)工件與銑刀的相對位移量，單位為mm/min(4)銑削速度 銑刀外徑的圓周速度，可按下式計(jì)算:上-頁 下-頁 返回第一節(jié) 銑刀的分類及銑削2.銑削切削層參數(shù)銑削時(shí)的切削層是銑刀相鄰兩個刀齒在工件上形成的過渡表面之間的一層金屬層。銑削切削層參數(shù)如下:(1)圓柱銑刀(圖7-6)切削厚度hD 銑削時(shí)的切削厚度是銑刀相部兩個刀齒形成的過渡表面間的垂直距離。平均切削厚度hDav為上-頁 下-頁 返回第一節(jié) 銑刀的分類及銑削切削寬度bD 切削寬度bD是在基面Pr內(nèi)沿過渡表面所度量的切削層尺寸。平均切削層橫截面積總平均橫截面積(2)面銑刀(圖7一7)

5、切削寬度bD 上-頁 下-頁 返回第一節(jié) 銑刀的分類及銑削切削厚度Hd 面銑時(shí)，瞬時(shí)接觸角B是由銑刀中心移動軌跡，分別向切入和切出兩側(cè)度量的。五、切削力及功率1.切削力(1)作用于銑刀的切削分力切削力或圓周(切向)力，它作用于銑刀的主運(yùn)動方向，是消耗功率的主要切削力;進(jìn)給力(進(jìn)給杭力) ，它作用于銑刀的徑向，與Fe的合力使銑刀心軸彎曲和扭轉(zhuǎn);上-頁 下-頁 返回第一節(jié) 銑刀的分類及銑削背向力(切深杭力)FP，它作用于銑刀的軸線方向。(2)作用于工件(或銑床工作臺)的切削分力在設(shè)計(jì)機(jī)床夾具時(shí)，需要計(jì)算作用于工件(或銑床工作臺)的切削分力。1)圓柱銑刀銑削時(shí)，如圖7一8(a)所示水平分力Fh，水平

6、分力Fh平行于銑床的縱向進(jìn)給方向，其作用方向，可能與進(jìn)給方向一致(順銑)，也可能與進(jìn)給運(yùn)動方向相反(逆銑、圖中所示);垂直分力FV，垂直分力FV垂直于銑床工作臺水平平面，其作用方向，可能向下(順銑)將工件壓向工作臺，也可能向上(逆銑、圖中所示)將工件自銑床工作臺抬起;上-頁 下-頁 返回第一節(jié) 銑刀的分類及銑削橫向分力Fo，橫向分力Fo與背向力Fp大小相等、方向相反，作用于銑床橫向進(jìn)給方向，其作用方向與銑刀的螺旋齒的旋向有關(guān)2)面銑刀銑削時(shí)，如圖7一8(b)所示水平分力Fh ，F(xiàn)h平行于銑床縱向進(jìn)給方向，其作用方向與銑床的進(jìn)給運(yùn)動方向相反;橫向分力Fo ，F(xiàn)o作用于銑床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu);垂直分力F

7、v，垂直分力Fv與背向力Fp大小相等、方向相反。2.計(jì)算切削力的實(shí)驗(yàn)公式(1)指數(shù)公式1)計(jì)算銑削切削力Fe的指數(shù)公式列于表7一2中。上-頁 下-頁 返回第一節(jié) 銑刀的分類及銑削2)根據(jù)切削力Fe計(jì)算作用于工件(或工作臺)上的各切削分力。面銑刀銑削當(dāng)銑削條件為:背吃刀量(切削深度)aP = (0.4 0. 8)d(d為銑刀直徑);(2)單位切削力計(jì)算公式1)面銑刀銑削一個刀齒的切削力Fcz 總切削力上-頁 下-頁 返回第一節(jié) 銑刀的分類及銑削2)圓柱銑刀銑一個刀齒的切削力3.銑削功率六、銑削方式1.圓柱銑刀銑削銑削時(shí)，根據(jù)銑刀旋轉(zhuǎn)方向和工件進(jìn)給方向組合不同，分為順銑和逆銑。上-頁 下-頁 返回

8、第一節(jié) 銑刀的分類及銑削逆銑時(shí)，切削厚度由零逐漸增大，由于銑刀刀齒具有刃口鈍圓半徑、，使刀齒要產(chǎn)生一段“滑行”才能切入工件，結(jié)果使已加工表面產(chǎn)生硬化，表面粗糙度值變大，銑刀磨損增大。順銑時(shí)，切削厚度由厚變薄，無“滑行”現(xiàn)象，加工表面粗糙度值小，銑刀磨損也小。同時(shí)，垂直力向下作用，將工件壓向工件臺，避免銑削時(shí)的上下振動。2.面銑刀銑削用面銑刀銑平面時(shí)，根據(jù)銑刀和工件間的相對位置不同，分為對稱銑削和不對稱銑削(圖7一10)。第一節(jié) 銑刀的分類及銑削(1)對稱銑削被銑工件安放在銑刀軸心移動軌跡的對稱位置時(shí)，稱為對稱銑削。把銑刀刀齒切入工件處和銑刀中心的連線與銑刀軸心移動軌跡間的夾角稱為切入角;銑刀刀

9、齒切出工件處和銑刀中心的連線與銑刀軸心移動軌跡間的夾角稱為切出角。(2)不對稱銑削被銑工件平分線相對于銑刀軸心移動軌跡，有一偏移量k時(shí)，稱為不對稱銑削。七、硬質(zhì)合金面銑刀的破損和最佳銑削條件的選擇銑削過程中銑刀的正常磨損和車刀基本相同，但在逆銑時(shí)，由于開始切入時(shí)，切削厚度為零，刀齒有“滑行”現(xiàn)象，使銑刀刀齒后刀面的磨損加劇。上-頁 下-頁 返回第一節(jié) 銑刀的分類及銑削銑削過程是斷續(xù)切削。銑刀刀齒在切入、切出時(shí)，會形成沖擊。對于圓柱銑刀來說，由于采用了螺旋齒，使銑刀齒能逐漸切入和切出，以及切削時(shí)速度較低，因而銑削時(shí)，對圓柱銑刀的破壞不甚嚴(yán)重。用硬質(zhì)合金面銑刀銑削平面時(shí)，由于銑削過程是斷續(xù)的，使銑

10、刀刀齒承受大的機(jī)械沖擊，同時(shí)刀齒在切削區(qū)域內(nèi)，因受熱而溫度升高，而在空程時(shí)間內(nèi)，又立即遭到冷卻(不使用切削液)，導(dǎo)致刀齒驟熱驟冷，而出現(xiàn)崩刃、打刀等破損現(xiàn)象，使銑刀壽命急劇下降。1.銑刀刀齒破損的基本類型及原因面銑刀銑削時(shí)，刀齒破損類型很多，其原因也極為復(fù)雜，但根據(jù)其基本特征，大體可分為三類:上-頁 下-頁 返回第一節(jié) 銑刀的分類及銑削(1)低速性崩刃這種崩刃現(xiàn)象，通常在使用剛?cè)心ミ^的銑刀，以較低的切削速度進(jìn)行銑削時(shí)，可能在刀齒刀刃并沒有龜裂的地方突然發(fā)生崩刃。如果使其他銑削條件不變，只改變切削速度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，當(dāng)切削速度到達(dá)某一極限速度以上時(shí)，就不會產(chǎn)生這種崩刃。(2)沒有龜裂的大打刀大打

11、刀現(xiàn)象是偶然發(fā)生的，可以認(rèn)為這是當(dāng)背吃刀量ap及進(jìn)給量f過大，由于刀具的強(qiáng)度不足，而引起的斷裂現(xiàn)象。(3)高速性破損當(dāng)銑刀刀齒已經(jīng)磨損并且銑削速度較高時(shí)，而產(chǎn)生的崩刃。這種破損是因?yàn)榈毒咭涯p，速度又高，會產(chǎn)生大量的切削熱，使刀齒在切削區(qū)內(nèi)因加熱，外表面溫度上-頁 下-頁 返回第一節(jié) 銑刀的分類及銑削 高，膨脹大，內(nèi)部溫度低膨脹小，阻礙外表面膨脹，因而外表面呈壓縮熱應(yīng)力;當(dāng)?shù)洱X切出工件后，在空氣中冷卻，這時(shí)刀齒外表面因冷卻快而收縮，而內(nèi)部因冷卻慢，收縮小，阻礙外表面收縮，因而表面呈拉伸熱應(yīng)力。 2.減少面銑刀刀齒破損和最佳銑削條件的選定(1)合理選擇銑削速度和每齒進(jìn)給量f 根據(jù)實(shí)驗(yàn)證明，利用切

12、削速度和每齒進(jìn)給量關(guān)的不同組合，就可以獲得銑削過程的正常磨損區(qū)(不產(chǎn)生崩刃)和崩刃區(qū)。上-頁 下-頁 返回第一節(jié) 銑刀的分類及銑削(2)正確地確定銑刀 刀齒切入工件的狀態(tài)如圖7 -15(a)所示，用面銑刀銑削平面時(shí)，工件側(cè)面切削斷面STUV在刀齒切入時(shí)，與刀齒前刀面初始接觸點(diǎn)。(3)合理安置銑刀和工件的相對位置和選取銑刀直徑上-頁 返回第二節(jié)硬質(zhì)合金面銑刀 1.直接焊接式圖7一18所示的面銑刀是在優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼的刀體上，鑲焊硬質(zhì)合金刀片，形成圓周齒和端面齒，經(jīng)過刃磨達(dá)到規(guī)定的徑向跳動的技術(shù)要求。若發(fā)生刀齒破損或崩刃后，則整把銑刀報(bào)廢，目前已較少使用。2.機(jī)夾一焊接式圖7一19所示的面銑刀是將硬質(zhì)合

13、金刀片焊在小刀條上形成刀齒，再將刀齒用機(jī)械夾固的方法，裝夾在刀體的刀槽中。當(dāng)刃齒磨損到不能使用時(shí)，只需換上新刀齒即可，這是常用的結(jié)構(gòu)型式。下-頁 返回第二節(jié)硬質(zhì)合金面銑刀 3.機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式由于焊接夾固式的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且又有焊接后的硬質(zhì)合片質(zhì)量下降問題，因此現(xiàn)在已逐漸使用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片的面銑刀。該結(jié)構(gòu)是將放在刀墊上的多邊形硬質(zhì)合金刀片，用楔塊和螺釘(或別的零件)直接夾固在銑刀的刀槽內(nèi)，如圖7一20所示。上-頁 返回第三節(jié) 尖齒銑刀尖齒銑刀是普通銑刀中應(yīng)用較多的刀齒結(jié)構(gòu)，它的齒槽是用單角度銑刀或雙角度銑刀銑削而成。新銑刀的前刀面和后刀面均需用砂輪刃磨。當(dāng)銑刀用鈍后需重磨后刀面。 一、刀齒和齒槽

14、形狀尖齒銑刀的刀齒和齒槽形狀，應(yīng)保證銑刀有足夠的強(qiáng)度和充裕的容屑空間、較多的重磨次數(shù)。(1)直線齒背直線齒背的齒槽是用一把角度銑刀銑制，因此制造簡單，但刀齒的強(qiáng)度較低，所以常用作細(xì)齒銑刀的齒背，銑刀用鈍后重磨后刀面，這樣容屑空間將顯著減少，因而刀齒的重磨次數(shù)不多。(2)折線齒背折線齒背的齒槽是用兩把角度銑刀分兩次銑出，齒背接近拋物線形狀，因而刀齒強(qiáng)度較好，且齒槽的容屑空間較直線齒背大。該齒背常作粗齒銑刀。 下-頁 返回第三節(jié) 尖齒銑刀(3)曲線齒背曲線齒背在任何截面上的抗彎強(qiáng)度均相等，有較高的刀齒強(qiáng)度，并可增大齒槽的容屑空間。該齒背曲線常取圓弧形，可用成形銑刀一次銑成。二、常用尖齒銑刀的結(jié)構(gòu)特

15、點(diǎn)與應(yīng)用1.立銑刀主要用在立式銑床上，加工凹槽或銑削互相垂直的兩平面，以及按靠模加工成形表面等。如圖7一22所示，立銑刀在圓柱面上的切削刃是主刀刃，端面上的切削刃是副刀刃，因此銑削時(shí)不宜沿銑刀軸線方向作進(jìn)給運(yùn)動。上-頁 下-頁 返回第三節(jié) 尖齒銑刀 2.可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金球頭立銑刀圖7一23)球頭立銑刀的切削部分呈球形，可用于普通銑床、仿形銑床、數(shù)控銑床和加工中心上進(jìn)行仿形加工，或用于加工模具的型腔或成形表面。球頭立銑刀可以在水平方向、垂直方向進(jìn)給，也可以在傾斜方向進(jìn)給。 3.鍵槽銑刀鍵槽銑刀用于銑削圓頭封閉鍵槽，如圖7一24所示。這種銑刀在圓柱面和端面上都有刀齒，且齒數(shù)少，螺旋角小，端面刀齒直接

16、延伸到刀具中心，因此該刀齒的強(qiáng)度較好。工作時(shí)不僅可以縱向進(jìn)給，同時(shí)也能軸向垂直進(jìn)給。銑削時(shí)要分幾次垂直進(jìn)給和縱向進(jìn)給，才能完成鍵槽的加工。上-頁 下-頁 返回第三節(jié) 尖齒銑刀4.三面刃銑刀三面刃盤銑刀除了在圓周上有切削刃外，它的兩側(cè)面同樣也有切削刃，因此改善了切削情況，提高了切削效率，且減小了加工表面的粗糙度。(1)直齒三面刃銑刀如圖7 - 25所示。這種刀具兩側(cè)刃上的前角等于零度，因此在銑削塑性材料時(shí)的切削條件較差。直齒三面刃銑刀d=50-200mm,B =4-40mm。 (2)錯齒三面刃銑刀如圖7 - 26所示，該銑刀的端齒前角近似等于圓周刀齒的刃傾角，為了使兩側(cè)端齒的側(cè)刃都有正前角，把相

17、鄰兩刀齒制成不同的傾斜方向，每一刀齒只是在正前角一側(cè)有端齒，形成了交錯齒，所以錯齒三面刃銑刀具有切削平穩(wěn)、切削力小、排屑容易以及容屑空間大等優(yōu)點(diǎn)，但制造和刃磨較復(fù)雜。上-頁 下-頁 返回第三節(jié) 尖齒銑刀(3)鑲齒三面刃銑刀按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，直徑d=80312mm，寬度B=1240mm的三面刃銑刀，可制成鑲齒銑刀，其結(jié)構(gòu)如圖7-27所示。三、尖齒銑刀的改進(jìn)途徑1.增大螺旋角增大銑刀螺旋角，可使銑刀在銑削時(shí)的銑削力平穩(wěn)，并可增加實(shí)際前角，使實(shí)際刃口的圓弧半徑減小，有利于改善銑削表面質(zhì)量。2.減少齒數(shù)尖齒銑刀可以適當(dāng)減少刀齒數(shù)，以增大容屑空間，提高刀齒強(qiáng)度，從而有利于增大進(jìn)給量及提高銑削生產(chǎn)率。上-頁

18、 下-頁 返回第三節(jié) 尖齒銑刀 3.開分屑槽及使用波形刃銑刀(1)開分屑槽在圓柱銑刀和立銑刀等螺旋齒刀齒的齒背上，常刃磨出相互錯開的分屑槽，如圖7 - 28所示。其作用是改變切削圖形，便于切屑的形成、卷曲和排出，且能減小切削力使切削輕快。(2)波形刃銑刀(圖7 - 29)在普通立銑刀的螺旋前刀面的基礎(chǔ)上，用靠模擺動裝置，將螺旋前刀面加工成波浪形螺旋面，此面與后刀面相交，自然形成波浪形切削刃。由于相鄰兩波形的峰谷沿軸向錯開一定距離，使切屑寬度顯著減小，改變了切削圖形，可減少切削變形銑削力隨之降低，銑刀耐用度也相應(yīng)得到提高，因而可使用比普通立銑刀大23倍的切削用量。上-頁 下-頁 返回第三節(jié) 尖齒

19、銑刀四、尖齒銑刀的刃磨尖齒銑刀一般刃磨后刀面，常在萬能工具磨床上完成。刃磨圓柱銑刀的方法如圖7一30所示，刀齒的前面由支撐片支持著，并可調(diào)節(jié)刀齒的位置。上-頁 返回第四節(jié) 成形銑刀成形銑刀與成形車刀類似，都是根據(jù)工件的廓形設(shè)計(jì)刀具截形的成形刀具。成形銑刀按照齒背形狀，可分為尖齒成形銑刀和鏟齒成形銑刀。一、鏟齒成形銑刀對刀齒刃形的要求與鏟齒過程1.對成形銑刀的要求成形銑刀為了刃磨方便，常制成進(jìn)給前角= 0。每次沿前刀面重磨后，要求刀齒的刃形不變和具有適當(dāng)?shù)暮蠼恰Ｒ虼顺尚毋姷兜牡洱X，相當(dāng)于同一形狀的刃形均勻的沿徑向向銑刀軸線靠近而形成的。下-頁 返回第四節(jié) 成形銑刀 2.鏟齒過程如圖7一32所示，

20、鏟齒車刀1是一把側(cè)進(jìn)給前角等于零的平體成形車刀，它的前刀面準(zhǔn)確地置于鏟齒車床的中心平面內(nèi)。銑刀2繞鏟齒車床主軸作等速轉(zhuǎn)動的同時(shí)，鏟齒車刀在具有阿基米德曲線凸輪3的控制下向銑刀軸線等速推進(jìn)。 二、鏟削量與后角1.頂刃側(cè)(進(jìn)給)后角由圖7 - 32可知，鏟齒時(shí)，鏟齒車刀在銑刀的徑向移動量K稱鏟削量，也是鏟齒凸輪的升程。上-頁 下-頁 返回第四節(jié) 成形銑刀 2.側(cè)刃上任意點(diǎn)處的后角由于銑刀的切削刃上各點(diǎn)的鏟削量都相同，所以刀刃上不同半徑處的齒背曲線都是齒頂齒背曲線的等距線，半徑為R二點(diǎn)的側(cè)后角可按下式求出:3.主后角過小的改善措施增加頂刃后角采用斜向鏟齒磨出凹槽或磨出副偏角上-頁 下-頁 返回第四節(jié)

21、 成形銑刀三、成形銑刀的主要結(jié)構(gòu)要素1.銑刀直徑d由圖7 - 37可知鏟齒銑刀容屑槽深度H決定于銑刀直徑、齒數(shù)、后角與工件廓形高度。確定銑刀直徑時(shí)，H可初定為:上-頁 下-頁 返回第四節(jié) 成形銑刀2.齒數(shù)z鏟齒銑刀的齒數(shù)多少，影響刀齒的尺寸和容屑槽尺寸，在選取齒數(shù)時(shí)，應(yīng)保證刀齒有足夠的強(qiáng)度、容屑空間和重磨儲備量。 3.齒槽角齒槽角大小的選取是在保證有足夠的容屑空間和刀齒強(qiáng)度的同時(shí)，還需使鏟齒車刀能順利退出。 4.槽底形狀 上-頁 下-頁 返回第四節(jié) 成形銑刀鏟齒成形銑刀的槽底，有平底和加強(qiáng)槽底兩種形式。平底容屑槽結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，通常大都采用這種形式，如圖7一38(a)所示。但對刃形復(fù)雜、槽深大的銑刀，采用這種槽底形式，往往使銑刀刀齒太弱，這時(shí)就應(yīng)采用加強(qiáng)底形式的槽底如圖7一38(b),(c)所示。5.銑刀的前、后角用于精