1金属铣削刀具选择与切削参数确定.ppt

铣削与铣刀,Workhardandmakeprogresseveryday.,军需学院机电系工艺教研室,8.1铣刀的几何参数,圆柱铣刀的几何角度,图8-2圆柱形铣刀的几何角度a圆柱形铣刀静止参考系b）圆柱形铣刀几何角度,军需学院机电系工艺教研室,圆柱铣刀的几何角度,为了便于制造，规定圆柱铣刀的前角用法平面前角γn表示。但检验用γo,铣削钢件γo10～20铣削铸铁件γo5～15,8.1铣刀的几何参数,军需学院机电系工艺教研室,圆柱铣刀的后角是用正交平面后角αo表示。粗加工αo＝12精加工αo＝16,圆柱铣刀的螺旋角β就是其刃倾角λ。1.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；2.增大实际工作前角，切削轻快；3.形成螺旋形切屑，容易排屑。粗齿铣刀β＝40～45细齿铣刀β＝30～35,圆柱铣刀的几何角度,军需学院机电系工艺教研室,8.1面铣刀的几何角度,图8-3面铣刀的几何角度a面铣刀的静止参考系b）面铣刀的几何角度,军需学院机电系工艺教研室,可转位铣刀主要几何角度的符号及意义,军需学院机电系工艺教研室,可转位铣刀主要几何角度的符号及意义,军需学院机电系工艺教研室,8.2铣削用量和切削层参数,背吃刀量ap平行于刀具轴线方向和进给方向度量切削层的最大尺寸。侧吃刀量ae垂直于刀具轴线方向度量切削层的最大尺寸。,图8-4铣削用量a圆周铣削b）端铣,军需学院机电系工艺教研室,8.2铣削用量和切削层参数,军需学院机电系工艺教研室,8.2铣削用量和切削层参数,每齿进给量fz进给量ffZfz进给速度vffnZnfz,进给运动参数,铣削速度,钻削速度vcπdn/1000,军需学院机电系工艺教研室,8.2铣削用量和切削层参数,切削层参数,图8-5铣刀切削层参数a圆柱形铣刀b）面铣刀,军需学院机电系工艺教研室,8.2铣削用量和切削层参数,图8-6圆柱形铣刀切削层参数,军需学院机电系工艺教研室,8.3铣削力,图8-7铣削力a圆柱形铣刀铣削力b）面铣刀铣削力,军需学院机电系工艺教研室,,军需学院机电系工艺教研室,铣削方式是指铣削时铣刀相对于工件的运动和位置关系。,（1）圆周铣削方式（周铣法）,周铣法有两种铣削方式逆铣法和顺铣法。,8.4铣削方式,军需学院机电系工艺教研室,（a）逆铣（b）顺铣,8.4铣削方式,军需学院机电系工艺教研室,8.4铣削方式,铣削时，螺母固定，丝杠由齿轮传动。,图8-8逆铣与顺铣a逆铣b）顺铣,军需学院机电系工艺教研室,逆铣时，刀齿的切削厚度从ac0至acmax。当ac0时，刀齿在工件表面上挤压和摩擦，刀齿较易磨损。同时，工件表面受到较大的挤压应力，冷硬现象严重，更加剧刀齿磨损，并影响已加工表面质量。此外，逆铣时刀齿作用于工件上的垂直进给力FfN朝上有挑起工件的趋势，这就要求工件装夹紧固。但是逆铣时刀齿是从切削层内部开始工作的，当工件表面有硬皮时，对刀齿没有直接影响；同时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右侧面接触，因此进给速度比较平稳。,铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相反。,8.4铣削方式,军需学院机电系工艺教研室,顺铣时，刀齿的切削厚度从acmax到ac0。容易切下切削层，刀齿磨损较少，已加工表面质量较高。顺铣法可提高刀具耐用度2～3倍。但在顺铣过程中，作用于工件上的进给力Ff与其进给方向相同，此时如果铣床工作台下面的传动丝杠与螺母之间的间隙较大，则力Ff有可能使工作台连同丝杠一起沿进给方向移动，导致丝杠与螺母之间的间隙转移到另一侧面上去，引起进给速度时快时慢，影响工件表面粗糙度，有时甚至会因进给量突然增加很多而损坏铣刀刀齿。因此，采用顺铣法加工时，要求铣床的进给机构具有消除丝杠螺母间隙的装置。此外，用顺铣法加工时，要求工件表面没有硬皮，否则铣刀很易磨损。,铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相同。,8.4铣削方式,军需学院机电系工艺教研室,8.4铣削方式,一般情况下，尤其是粗加工或是加工有硬皮的毛坯时，多采用逆铣。精加工时，加工余量小，铣削力小，不易引起工作台窜动，可采用顺铣。,军需学院机电系工艺教研室,（2）端面铣削方式（端铣法）,刀齿切入工件与切出工件的切削厚度ac相同者称为对称铣削。,刀齿切入时的切削厚度小于或大于切出时的切削厚度者称为不对称铣削。,8.4铣削方式,军需学院机电系工艺教研室,a对称端铣b不对称逆铣c不对称端顺铣,8.4铣削方式,军需学院机电系工艺教研室,8.5铣刀磨损与寿命,铣刀的磨损磨损形式材料高速钢铣刀后面磨损硬质合金铣刀前后面磨损断续切削机械和热冲击疲劳磨损强度差裂纹破损,军需学院机电系工艺教研室,8.5铣刀磨损与寿命,防止破损的措施合理选择刀片牌号合理选择铣削用量合理选择铣刀与工件间的相对位置,军需学院机电系工艺教研室,,图8-12面铣刀切入工件时，前面与工件的接触位置a面铣刀刀齿切削面积b）γf＜0c）γf＞ઠ,军需学院机电系工艺教研室,8.5铣刀磨损与寿命,,图8-13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,军需学院机电系工艺教研室,,高速钢圆柱形铣刀T100400min粗铣VB0.4---0.6精铣VB0.15---0.25硬质合金面铣刀T80600min铣削钢件VB11.2铣削铸铁件VB1.52,铣刀寿命,军需学院机电系工艺教研室,8.6常用尖齿铣刀结构特点与应用,用途加工狭长平面,目前使用较少。结构分为粗齿（粗加工）和细齿（精加工）；粗齿和细齿又分为直槽不常用和螺旋槽左旋和右旋用圆周上的刀刃进行切削外径D50、63、80、100；孔径22、27、32、40选刀原则L刀B工件；在保证刚度强度容屑空间和重磨次数前提下，D尽量小；铣削用量铣刀心轴直径铣刀直径,圆柱铣刀,军需学院机电系工艺教研室,结构圆柱面切削刃主切削刃，一般为螺旋齿，增加切削平稳性，提高加工精度。端面切削刀副切削刃，主要用来加工（挤压摩擦）与侧面垂直的底平面。有的刀具端面切削刃通过中心，可轴向进给，适宜模具加工。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，,8.6.2立铣刀,立铣刀用于加工凹槽、台阶面以及成形表面；,图8-14高速钢立铣刀a端面切削刃不通过中心b）端面切削刃通过中心,军需学院机电系工艺教研室,8.6.2立铣刀,分类粗齿、中齿和细齿。特点刀具重磨后直径会变化。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。一般粗齿立铣刀齿数Z＝3～4，细齿立铣刀齿数Z＝5～8，套式结构Z＝10～20，当立铣刀直径较大时，还可制成不等齿距结构，以增强抗振作用，使切削过程平稳。,军需学院机电系工艺教研室,8.6.2立铣刀,分为直柄、削平型直柄、莫氏锥柄和724锥柄；直径较小的立铣刀，一般制成带柄形式。φ2～φ71mm的立铣刀为直柄；φ6～φ63mm的立铣刀为莫氏推柄；φ25～80mm的立铣刀为带有螺孔的724锥柄，螺孔用来拉紧刀具。直径大干φ40～φ160mm的立铣刀可做成套式结构。削平型直柄工具用带紧固螺钉的刀夹（立铣刀夹头）用于小规格的立铣刀。,军需学院机电系工艺教研室,硬质合金立铣刀,分类整体式立铣刀,可转位立铣刀整体式立铣刀d320mm,标准螺旋角为30,45和60齿数2、4、6.6齿螺旋角大，适用精加工。标准刀具齿数少，适宜粗加工。,军需学院机电系工艺教研室,图8-18a硬质合金可转位立铣刀实物照片,军需学院机电系工艺教研室,硬质合金立铣刀,可转位立铣刀d1250mm普通型可转位立铣刀a粗半精铣台阶面、开口槽端面刃过中心立铣刀b有1端面切削刃通过中心，可轴向进给，圆刀片立铣刀c铣削根部有圆角的表面。背吃刀量小于刀片半径。坡铣角度小于5可转位钻铣刀d1个切削刃通过中心，且低于中心线0.15-0.3,军需学院机电系工艺教研室,坡铣,沿横截面轮廓的铣削方式称为等高铣沿纵截面轮廓的铣削方式称坡铣。等高铣优于坡铣因为等高铣的切削条件比较一致，切削平稳，工件表面的粗糙度情况也比较好，而爬坡铣的切削条件极不稳定，刀具接近中心处极易发生崩刃，工件表面的粗糙度情况也不理想。而在采用爬坡铣的情况下，实验表明，顺铣的刀具寿命优于逆铣，向上铣的刀具寿命要优于向下铣。,军需学院机电系工艺教研室,刀片排列结构,可转位铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。按排列方式可分为平装结构和立装结构两大类。1平装结构刀片径向排列国外以山特维克SANDVIK、瓦尔特WALTER、山高SECO公司的产品为代表，国内大多数工具厂生产的可转位铣刀均采用此种结构型式平装结构铣刀的刀体结构工艺性好，容易加工，并可采用无孔刀片刀片价格较低，可重磨。由于需要夹紧元件，刀片的一部分被覆盖，容屑空间较小，且切削力方向的硬质合金截面较小，故平装结构的铣刀一般用于轻型和中型的铣削加工。,军需学院机电系工艺教研室,,2立装结构刀片切向排列国外以英格索尔INGERSOLL公司的产品为代表，国外WALTER公司、国内哈一工英格索尔数控刀具厂、陕西航空硬质合金工具厂均生产此种结构型式的铣刀立装结构的刀片只用一个螺钉固定在刀槽上，结构简单，转位方便。虽然刀具零件较少，但刀体的加工难度较大，一般需用五坐标加工中心进行加工。由于刀片采用切削力夹紧，夹紧力随切削力的增大而增大，因此可省去夹紧元件，增大容屑空间。由于刀片切向安装，在切削力方向的硬质合金截面较大，因而可进行大切深、大走刀量切削，这种铣刀适用于重型和中重型的铣削加工。,军需学院机电系工艺教研室,可转位钻铣刀,用途钻浅孔、铣削封闭槽和斜坡槽,军需学院机电系工艺教研室,,军需学院机电系工艺教研室,可转位螺旋（玉米）立铣刀,刀齿错开，切削宽度减小，可提高进给速度。适于直槽、台阶、特殊形状及圆弧插补的铣削，适于高效率的粗加工或半精加工。头部刚性差，做成模块式，便于更换。,军需学院机电系工艺教研室,图8-19模块式螺旋齿立铣刀,军需学院机电系工艺教研室,8.6.3键槽铣刀,用于加工封闭键槽。键槽铣刀有两个刀齿，端面切削刃为主切削刃，圆周的切削刃是副切削刃。端面刃延至中心，既象立铣刀，又像钻头。加工时先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。国家标准规定，直柄键槽铣刀直径d＝2～22mm，锥柄键精铣刀直径d＝14～50mm。键槽铣刀直径的偏差有e8和d8两种。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。,军需学院机电系工艺教研室,8.6.4三面刃铣刀,直齿三面刃铣刀用途铣削凹槽、台阶面侧刃前角0，切削条件差。重磨后刃带宽度不变,图8-21直齿三面刃铣刀,军需学院机电系工艺教研室,错齿三面刃铣刀,侧刃前角近似等于刃倾角切削力小容屑槽大排屑容易,图8-22错齿三面刃铣刀,军需学院机电系工艺教研室,镶齿三面刃铣刀,可恢复铣刀宽度尺寸,军需学院机电系工艺教研室,硬质合金可转位三面刃铣刀,图8-24硬质合金可转位三面刃铣刀,军需学院机电系工艺教研室,8.6.5角度铣刀,用途铣削带角度的沟槽、斜面分类单角、双角铣刀,图8-25角度铣刀a单角铣刀b）双角铣刀,军需学院机电系工艺教研室,8.6.6模具铣刀,属于立铣刀类适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件上有较大转接凹圆弧的过渡加工。主要用于加工模具型腔或凸模成形表面。模具铣刀可分为圆锥形立铣刀（圆锥半角＝3、5、7、10）、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满了切削刃，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。国家标准规定直径d＝4～63mm。,图8-26高速钢模具铣刀a圆锥形立铣刀b）圆柱形球头立铣刀c）圆锥形球头立铣刀,军需学院机电系工艺教研室,8.6.6模具铣刀,可转位球头铣刀螺旋角大高速大进给精铣,硬质合金旋转锉刀（硬质合金旋转模具铣刀）加工淬硬模具,图8-28硬质合金旋转锉,军需学院机电系工艺教研室,图8-27可转位球头立铣刀,军需学院机电系工艺教研室,图8-28a旋转锉实物照片,军需学院机电系工艺教研室,8.7可转位面铣刀,应用高速铣削较大平面特点刚性好、效率高、质量好、刀具寿命高、加工成本低、使用方便。结构面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃，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。镶齿结构上压式、楔块式、压孔式。,军需学院机电系工艺教研室,图8-29a硬质合金可转位面铣刀实物照片,军需学院机电系工艺教研室,结构上压式,图8-30上压式a螺钉夹紧b）螺钉和压板夹紧1-弹簧2-压板3-螺钉4-刀垫螺钉5-刀垫,军需学院机电系工艺教研室,结构楔块式,,军需学院机电系工艺教研室,结构压孔式,,军需学院机电系工艺教研室,图8-31a压孔式铣刀实物照片,军需学院机电系工艺教研室,铣刀直径齿数,高速钢面铣刀按国家标准规定，直径d＝50500mm，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D＝1.5d（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。,军需学院机电系工艺教研室,8.7可转位面铣刀,铣刀齿数多，可提高生产效率，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。①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。②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。③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。,军需学院机电系工艺教研室,8.7可转位面铣刀几何角度,军需学院机电系工艺教研室,8.7可转位面铣刀几何角度,常用的前角组合形式如下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。这种铣刀最宜用于软材料和不锈钢、耐热钢等材料的切削加工。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。②双负前角双负前角的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，适用于铸钢、铸铁的粗加工。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。凡能采用双负前角刀具加工时建议优先选用双负前角铣刀，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。,军需学院机电系工艺教研室,可转位铣刀铣削时切削液的选用原则,硬质合金可转位铣刀铣削加工钢时，一般不浇注切削液，精铣时，为提高刀具寿命和被加工件表面质量，最好使用切削液充分冷却。硬质合金铣刀浇注切削液时，必须与切削同时或提前进行，不允许切削中途开始浇注。铣削不锈钢时，一般采用非水溶性切削液，以改善铣削性能。铣削铸铁时，一般不用切削液，只有在极少情况下为了解决切削中的粉尘问题时，才使用切削液。铣削铝合金时，可采用切削液，主要目地是冷却和提高被加工件的表面质量。立铣刀、三面刃铣刀加工槽时，因为是封闭式切削，温度较高，建议使用水溶性切削液或压缩空气充分冷却。,