銑削刀具介紹

銑削刀具內(nèi)容提要：2.3.1銑刀的種類及用途2.3.2銑刀的幾何角度2.3.3銑削規(guī)律2.3.4尖齒銑刀2.3.5成形銑刀2.3.1銑刀的種類及用途（圖2.3.1）2.3.1.1按用途分一、加工平面的銑刀1.圓柱銑刀：有高速鋼整體式圓柱銑刀、硬質(zhì)合金鑲齒圓柱銑刀；2.面銑刀（端銑刀）：面銑刀的主切削刃位于圓柱或圓錐表面上，副切削刃位于圓柱或圓錐的端面上。3.三面刃銑刀（盤銑刀）：在刀體的圓周及兩側(cè)環(huán)形端面上均有刀刃。圓周切削刃為主切削刃，側(cè)面刃為副切削刃。有直齒、斜齒兩種。1.鋸片銑刀2.立銑刀3.鍵槽銑刀4.角度銑刀二、加工溝槽用銑刀三、成形銑刀

1.鏟齒成形銑刀

2.球頭銑刀（模具銑刀）2.3.2.2按刀齒齒背形式分1.尖齒銑刀:齒背經(jīng)銑制而成，在切削刃后磨出一條窄后刀面，銑刀用鈍后只需刃磨后刀面。2.鏟齒銑刀：齒背經(jīng)鏟制而成，銑刀用鈍只需刃磨前刀面。hi圖2.3.1銑刀的種類及用途幾種先進(jìn)的銑刀：波形立銑刀（玉米銑刀）可轉(zhuǎn)位面銑刀球頭立銑刀鑲齒三面刃銑刀2.3.2銑刀的幾何參數(shù)一.刀具角度換算的目的（1）為了刀具設(shè)計(jì)、制造和刃磨的需要，常常要知道正交平面內(nèi)刀具標(biāo)注角度與法平面以及假定工作平面、背平面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度之間的換算關(guān)系。（2）特別是螺旋刃銑刀以及其它切削刃為曲線的復(fù)雜刀具，它們的標(biāo)注角度不再正交平面內(nèi)，其國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的參考角度卻是在正交平面內(nèi)的角度。二、刀具角度換算的方法1.立體幾何的線面法（1）正交平面和法平面前、后角換算（圖2.3.2）（1）2.3.2.1刀具角度的換算圖2.3.2正交平面和法平面角度的關(guān)系圖2.3.3任意剖面內(nèi)的角度關(guān)系任意剖面內(nèi)的前、后角與正交平面內(nèi)的前、后角的的關(guān)系：（2）（3）（4）（2）任意剖面和正交平面間前后角的換算（圖2.3.3）（5）(6)2.矢量法(圖2.3.4)圖2.3.4刀具角度的矢量計(jì)算（7）化簡(jiǎn)得：（8）（9）（10）作業(yè)：運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，試證明：一、銑刀的標(biāo)注角度參考系(圖2.3.5a)基面：通過切削刃上選定點(diǎn)包括銑刀軸線的平面。切削平面：通過切削刃上選定點(diǎn)的圓柱切平面。端剖面：通過切削刃上選定點(diǎn)垂直于軸線的剖面。法剖面：通過切削刃上選定點(diǎn)垂直于該點(diǎn)切削刃切向矢量的平面。二、銑刀的幾何角度1.圓柱銑刀的幾何角度（圖2.3.5b）前角：過切削刃上選定點(diǎn)的端剖面內(nèi)測(cè)量的前刀面與基面的夾角。后角：過切削刃上選定點(diǎn)的端剖面內(nèi)測(cè)量的后刀面與切削平面的夾角。法前角：過切削刃上選定點(diǎn)的法剖面內(nèi)測(cè)量的前刀面與基面的夾角。法后角：過切削刃上選定點(diǎn)的法剖面內(nèi)測(cè)量的后刀面與切削平面的夾角。2.3.2.2銑刀的幾何角度2.3.5圓柱銑刀的幾何角度a）銑刀的標(biāo)注角度參考系b）銑刀的幾何角度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定1.圓柱銑刀的前角是以在垂直于切削刃的法平面面內(nèi)測(cè)量的，所以圓柱銑刀的前角的標(biāo)注角是：法前角γn2.后角是在垂直于銑刀軸線的端剖面內(nèi)測(cè)量的，因此圓柱銑刀后角的標(biāo)注角度是：端后角αO.3.圓柱銑刀的刃傾角等于其螺旋角。4.圓柱銑刀的主偏角為90°。2.面銑刀的幾何角度（圖2.3.6）

面銑刀是由多個(gè)相似與車刀的刀齒組成的，其基本幾何角度與外圓車刀類似，不同的是面銑刀每一個(gè)刀齒的基面為刀尖與銑刀軸線確定的基面。前角：在正交平面中測(cè)量的前刀面與基面的夾角。后角：在正交平面中測(cè)量的后刀面與切削平面的夾角。主偏角：主切削刃與進(jìn)給方向在基面上的投影的夾角。刃傾角：切削平面中測(cè)量的主切削刃與基面的夾角。2.3.6面銑刀的幾何角度3.銑刀幾何角度的特點(diǎn)及選擇（1）前角的選擇根據(jù)刀具和工件的材料確定。一般小于車刀；高速鋼比硬質(zhì)合金刀具要大；塑性材料→前角↑；脆性材料→前角↓；強(qiáng)度↑、硬度↑→負(fù)前角。見下表:工件材料σb（MPa）高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀鋼材＜60020°15°600～100015°-5°＞100012°～10°-（10°～15°）鑄鐵5°～15°-5°～5°（2）后角的選擇

銑刀的類型后角值高速鋼銑刀粗齒12°細(xì)齒16°高速鋼鋸片銑刀粗、細(xì)齒20°硬質(zhì)合金銑刀粗齒6°～8°細(xì)齒12°～15°在銑削過程中，銑刀的磨損主要發(fā)生在后刀面上，采用較大的后角可以減少磨損；當(dāng)采用較大的負(fù)前角時(shí)，可適當(dāng)增加后角。具體數(shù)值可參考表2.3.2。銑刀類型螺旋齒圓柱銑刀立銑刀三面刃、兩面刃銑刀粗齒細(xì)齒螺旋角45°～60°25°～30°30°～45°15°～20°（3）刃傾角的選擇

立銑刀和圓柱銑刀的外圓螺旋角β就是刃傾角λs。β↑，實(shí)際前角↑，切削刃鋒利，切屑易于排出。銑削寬度較窄的銑刀，增大β的意義不大，故一般取β=0或較小的值。具體數(shù)值參考下表2.3.3：（4）主偏角與副偏角的選擇

常用的主偏角有45°、60°、75°、90°。工藝系統(tǒng)的剛性好，取小值；反之，取大值。副偏角一般為5°～10°。圓柱銑刀只有主切削刃，沒有副切削刃，因此沒有副偏角。主偏角為90°。2.3.3.1銑削要素與切削層參數(shù)一、銑削要素（圖2.3.7）銑削速度:進(jìn)給量:三種進(jìn)給量之間的關(guān)系：3.背吃刀量：過切削刃基點(diǎn)并垂直與工作平面方向上側(cè)量的吃刀量。4.側(cè)吃道量：在平行于工作平面并垂直與切削刃基點(diǎn)的進(jìn)給方向上測(cè)量的吃刀量。圖2.3.7銑削要素二、切削層參數(shù)（圖2.3.8）銑刀相鄰的兩個(gè)刀齒在工件上分別形成的兩過渡表面之間的金屬層。1.切削厚度圓周銑：端銑：2.切削層寬度面銑刀的切削層寬度：圓柱銑刀的銑削寬度：3.切削面積采用平均切削厚度：圖2.3.8a圓柱銑刀的切削厚度圖2.3.8b面銑刀的切削厚度圖2.3.8.c螺旋齒圓柱銑刀的切削寬度三、銑削用量的選擇1.背吃刀量的選擇2.進(jìn)給量和切削速度的選擇：應(yīng)視工藝系統(tǒng)的剛度和已加工表面的精度和表面粗糙度而定。粗加工時(shí)，加工余量較大，精度要求不高，應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)剛性及刀具耐用度選擇；（表2.3.4）半精加工時(shí)，加工余量一般在0.5mm～2mm，并且無(wú)硬皮，加工后要降低表面粗糙度，故選用較小的每齒進(jìn)給量和較大的銑削速度。（表2.3.5）精加工時(shí)，加工余量小，應(yīng)著重考慮刀具的磨損對(duì)加工精度的影響，故選擇較小的每齒進(jìn)給量和較大的銑削速度。刀具材料參考進(jìn)給量高速鋼圓柱銑刀鋼0.1～0.5鑄鐵0.12～0.20端銑刀鋼0.04～0.06鑄鐵0.15～0.20三面刃銑刀鋼0.04～0.06鑄鐵0.15～0.25硬質(zhì)合金銑刀鋼0.1～0.20鑄鐵0.15～0.30表2.3.4粗銑每齒進(jìn)給量的參考值2.3.3.2銑削力及銑削功率銑削分力（圖2.3.9）銑削合力是銑刀各刀齒所受切削力之和，合力分為三個(gè)相互垂直的力。主切削力Fc：作用在銑刀圓周方向的分力。又稱切向力或圓周力。背向力Fp：作用在銑刀半徑方向的分力。又稱徑向力，影響刀桿的變形。根據(jù)對(duì)刀具和銑削加工動(dòng)力的影響分為：圖2.3.9銑削力軸向力Fa：作用于銑刀軸向的分力。其大小對(duì)于螺旋齒圓柱銑刀與螺旋角大小有關(guān)，對(duì)于面銑刀與主偏角和刃傾角有關(guān)。2.3.3.2銑削力及銑削功率根據(jù)對(duì)加工過程和機(jī)床的影響，按工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向分為：垂直分力Fv：作用于銑床工作臺(tái)面的垂直方向，該方向機(jī)床剛度最低，F(xiàn)v大時(shí)易發(fā)生振動(dòng)。橫向分力Fe：平行于銑床工作臺(tái)面而垂直于工作臺(tái)的縱向運(yùn)動(dòng)方向；縱向分力Ff：與工作臺(tái)的縱向運(yùn)動(dòng)方向平行，消耗電機(jī)進(jìn)給功率。銑削功率表2.3.3各切削分力的比值2.3.3.3銑削方式端銑的銑削方式依據(jù)銑刀與工件加工面的相對(duì)位置（吃刀關(guān)系）分三種：1）對(duì)稱銑：切入、切出時(shí)切削厚度相同。2）不對(duì)稱逆銑：切入時(shí)切削厚度小于切出時(shí)切削厚度。3）不對(duì)稱順銑：切入時(shí)切削厚度大于切出時(shí)切削厚度。圖8.15端銑的三種銑削方式端銑的特點(diǎn)：（1）對(duì)稱銑削時(shí)，每個(gè)刀齒切入切出時(shí)的切削厚度相等，平均切削厚度大，用于加工具有冷硬層的淬硬鋼；（2）不對(duì)稱逆銑的切入沖擊較小，用于加工普通碳鋼和低碳合金鋼；（3）不對(duì)稱順銑在銑削不銹鋼和耐熱合金時(shí)，可以減少硬質(zhì)合金的剝落磨損。圓周銑的銑削方式：1）逆銑：銑削時(shí)，銑刀切入工件時(shí)的切削速度方向與工件的進(jìn)給方向相反。刀齒的切削厚度從零逐漸增大，由于切削刃鈍圓半徑的影響使得切削開始時(shí)，刀齒在工作表面上打滑、產(chǎn)生擠壓和摩擦，直到切削厚度大于切削刃鈍圓半徑時(shí)刀齒才切入工件，切削力有將工件抬起的趨勢(shì)，容易引起振動(dòng)。圓周銑削根據(jù)切削層參數(shù)變化的不同分為：2）順銑：銑削時(shí)，銑刀切入工件時(shí)的切削速度方向與工件的進(jìn)給方向相同。刀齒的切削厚度從最大逐漸減小刀零，避免了切入時(shí)的擠壓、滑擦和啃刮現(xiàn)象。刀齒切削距離短，銑刀壽命長(zhǎng)，已加工表面質(zhì)量好，特別適合加工硬化性強(qiáng)的難加工材料，避免了振動(dòng)，安全可靠。

右圖說明：當(dāng)逆銑時(shí)，縱向銑削分力與驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的縱向力方向相反，絲杠與螺母間的傳動(dòng)始終保持緊貼，不產(chǎn)生竄動(dòng)，切削平穩(wěn)。順銑時(shí)，縱向銑削分力與驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的縱向力方向相同，由于進(jìn)給力的變化，會(huì)使工作臺(tái)帶動(dòng)絲杠出現(xiàn)竄動(dòng)，造成振動(dòng)、進(jìn)給不均勻，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)打刀。圖2.3.16圓周銑削的兩種方式2.3.4尖齒銑刀2.3.4.1尖齒銑刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)尖齒銑刀多為帶孔結(jié)構(gòu)，直徑較小時(shí)做成帶柄結(jié)構(gòu)。1.銑刀直徑主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，增大直徑可以提高銑刀心軸強(qiáng)度和剛度，使工作平穩(wěn)，獲得較小的表面粗糙度；刀體大，散熱條件好，耐用度高，增大容屑空間，改善排屑條件。直徑選擇的基本原則：在保證刀桿直徑的前提下，選擇較小直徑。2.銑刀刀齒和齒槽形狀1）直線齒背2）折線齒背3）曲線齒背2.3.17尖齒銑刀的齒背形式2.3.4.2幾種常見尖齒銑刀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.立銑刀如圖2.3.18所示，立銑刀在圓柱面上的切削刃是主切削刃，在端面上的切削刃是副切削刃，因此銑削時(shí)不宜沿銑刀軸線方向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主切削刃上的螺旋角一般取。為了使副切削刃有足夠的強(qiáng)度，常在副切削刃前刀面上磨出寬為0.4mm～1.5mm，前角約為6°的棱邊。圖2.3.18立銑刀2.鍵槽銑刀如圖6.19所示，鍵槽銑刀在圓柱面和端面上都有刀齒，端刃為完整的刃口；齒數(shù)少，螺旋角小。工作時(shí)可以軸向進(jìn)給，也可縱向進(jìn)給。直徑是2mm～22mm的用圓柱柄，14mm～40mm的用錐柄。圖2.3.19鍵槽銑刀3.直齒三面刃銑刀如圖2.3.20所示，刀具兩側(cè)前角為零，銑削塑性材料時(shí)切削條件較差。直徑為50mm～200mm之間，寬度為4mm～40mm之間。圓周前刀面與端齒前刀面連成一個(gè)平面，一次銑成和刃磨，制造工序簡(jiǎn)化。圓周刀齒和端面刀齒均留有凸起的棱邊，便于刃磨，且可以保持棱邊的寬度不變。三面刃銑刀還有錯(cuò)齒三面刃銑刀和鑲齒三面刃銑刀。錯(cuò)齒三面刃銑刀切削過程平穩(wěn)，切削力小，排屑容易，容屑空間大；但刃磨制造復(fù)雜；鑲齒銑刀一般用于大直徑銑刀，直徑為80mm～312mm,寬度為12mm～40mm。2.3.20直齒三面刃銑刀2.3.5成形銑刀成形銑刀即具有成形切削刃的銑刀，其刃形按工件的廓形設(shè)計(jì)。使用成形銑刀能較容易實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜表面的加工，并能獲得較高的加工精度和表面質(zhì)量，且生產(chǎn)率極高。2.3.5.1成形銑刀的鏟齒1.對(duì)成形銑刀刃磨的要求每次沿前刀面重磨后，要求刀齒的刃形不變，后角基本不變。所以成形銑刀的刀齒相當(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表面。成形銑刀的后刀面是以刃形繞銑刀軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)沿徑向向銑刀軸線均勻移動(dòng)而形成的表面。通過成形銑刀切削刃上任意一點(diǎn)作端剖面，該剖面與齒背的交線成為齒背曲線。生產(chǎn)中采用阿基米德螺線為鏟齒成形銑刀的齒背曲線。2.3.5.1成形銑刀的鏟齒2.成形銑刀的鏟齒過程如圖2.3.21所示，鏟刀是一把進(jìn)給前角為零的平體成形車刀，其前刀面置于與鏟床中心等高的水平面內(nèi)。銑刀繞鏟齒車床主軸作等速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，鏟刀在具有阿基米德螺線的凸輪的控制下向銑刀軸線等速推進(jìn)，這樣鏟出的成形銑刀的齒背曲線為阿基米德螺線。因鏟刀沿銑刀半徑方向鏟齒，故稱為徑向鏟齒。當(dāng)銑刀轉(zhuǎn)過δ0角時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)過φθ，鏟刀鏟除一個(gè)刀齒的齒背；接著，當(dāng)銑刀再轉(zhuǎn)δ1角時(shí)，凸輪則轉(zhuǎn)過φ1，鏟刀快速?gòu)?fù)位即作回程運(yùn)動(dòng)。圖2.3.21成形銑刀的鏟齒過程2.3.5.2鏟齒成形銑刀的鏟齒量和后角1.鏟齒量K鏟刀每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒間角ε，鏟刀沿半徑方向所前進(jìn)的距離稱為鏟齒量。凸輪一周的升高量等于鏟削量K，通常在凸輪上標(biāo)注K。實(shí)際上凸輪曲線的最大半徑與最小半徑之差小于鏟削量。2.后角（圖2.3.22）阿基米德螺線上任一點(diǎn)M處的后角：新刀齒頂處的后角：或由于銑刀切削刃上各點(diǎn)的鏟削量相同，因此各點(diǎn)的齒背曲線是齒頂曲線的等距線，切削刃上半徑為Rx的任一點(diǎn)的端面后角：2.3.22鏟齒成形銑刀的后角討論：1.，隨著成形銑刀的刃磨，θ增大，則隨之增大。但是計(jì)算表明，變化很小，可忽略不計(jì)。所以阿基米德螺線可以保證重磨后，后角基本不變。2.新刀齒頂處的最小，只要不是太小，則可以保證新刀刃上各點(diǎn)及重磨后切削刃上有足夠的后角。規(guī)定：成形銑刀的名義后角是新刀齒頂處的后角。成