第四章 铣削加工,机械制造加工基础

数控龙门铣床
补充资料Ⅲ：典型工件
动画5 端铣
动画6 对称铣与不对称铣
表7-7 不对称顺铣和不对称逆铣比较 比较内容 特征 不对称顺铣 以大的切削厚度切入，较 小的切削厚度切出。 可减少逆铣时刀齿在工件 表面的滑行、挤压和加工 切削优点 表面的冷硬程度，有利于 不对称逆铣 以小的切削厚度切入，较大的 切削厚度切出。 切削平稳，减少冲击，使加工 表面粗糙度改善，刀具耐用度 提高。
铣削用量 影响因素
铣削速度v 每齿进给量af
铣刀角度
端铣刀前角
倒棱宽度
§4-3 铣刀及铣削用量
一、铣刀的类型、特点及应用
圆柱铣刀－用于在卧式铣床上加工中小型工件
狭长平面和带圆弧收尾的平面。一般用高速钢制
造，切削性能差，加工效率较低。
圆柱铣刀
硬质合金端铣刀－用于在立式铣床上加工大平
面。硬质合金刀片多采用可转位夹固式，或焊接夹 固式安装在刀体上。
图7-11 逆铣和顺铣 表7-6 逆铣与顺铣比较（续3） 比较内容 工件夹紧程度/切削过程稳定性 刀具磨损 工作台丝杠和螺母有无间隙 由工作台窜动引起的质量事故 加工对象 顺铣 好 小 有 多 精加工 逆铣 差 大 无 少 粗加工
2. 端铣法
端铣法－用铣刀端面的刀齿来铣削工 件的表面。 端铣时，根据铣刀相对于工件安装位 置的不同，可分为三种不同的切削方 式。
工作台层次少，刚性 好。 龙门式比单臂式的刚 性好，但其加工工件 的宽度受到两侧立柱 的限制。
加工外形为 中等或较大 尺寸的工件。
加工大型工 件。
立式布局。圆工作台作连续 圆工作台 缓慢的旋转，实现圆周进给 铣床 运动。
加工大批、 主轴箱内有两根主轴， 大量生产中 分别装有粗铣及精铣 的中小型零 的端铣刀。 件平面的。
加工方式。
2.铣削可以加工什么表面？加工精度和表 面粗糙度如何？
铣削可以对许多不同几何形状的表面进行粗加
工和半精加工，其加工精度一般为IT9~IT8，表面粗
糙度为Ra6.3～1.6μm。
动画1 铣削加工的典型表面
动画1 铣削加工的典型表面（续）
视频1 铣削加工的典型表面
图7-1 铣削加工的典型表面
§4-4 铣床及其加工范围
一、铣床的类型
适应不同的加工工件尺寸和重量：升降台铣床、无升降 台铣床和龙门铣床； 适应加工批量：圆工作台铣床、双端面床和鼓轮铣床； 适应加工某些特殊工件：工具铣床和曲轴铣床等；
适应加工复杂曲面：仿形铣床和数控铣床等。
机床类型 机床布局、运动执行件 结构特点 应用场合
图7-17 卧式升降台铣床
图7-18 立式升降台铣床
图7-19 无升降台铣床
图7-20 龙门铣床
图7-21 单臂式铣床
图7-22 圆工作台铣床
补充资料Ⅰ：各类铣刀
加工形状与铣刀的选择
涂层铣刀
硬质合金铣刀
高速钢铣刀
数控铣床刀具系统
卧式数控铣床
立式数控铣床
高速数控铣床
龙门式数控铣钻床
表7-2 车削与铣削加工特点比较
加 工 特 点
单刃切削
多刃切削 断续切削 半封闭切削 有切入过程
连续切削
敞开式切削 无切入过程
§4-2 铣削原理
一、铣削要素
铣削速度v (m/s) － 铣刀刀齿的线速度； 进给量 － 铣刀旋转时，它的轴线与工件的相对
位移；
图7-7 铣削要素
机床布局、运动执行件 升降台 铣床 卧、立式布局。工作台、滑 座、升降台分别实现纵向、 横向和垂直进给。 结构特点
工作台层次多，并和升 降台一起悬挂在竖直床 身上，刚性较差。
应用场合 加工尺寸较 小的工件。
立式布局。主轴箱作上、下 无升降台 调整运动，主轴沿其轴线运 铣床 动，代替升降台式铣床的垂 直进给运动。 龙门式 铣床 卧式、单臂式、龙门式。工 作台实现纵向进给运动，铣 头沿立柱或横梁作移动以调 整加工位置，主轴沿轴向移 动实现进给运动。
铣削加工范围：
平面 — 水平面、垂直面、台阶面等； 沟槽 — 键槽、T型槽、燕尾槽等； 分齿零件 — 齿轮、链轮、棘轮、花键轴等； 螺旋形表面 — 螺纹和螺旋槽；
各种曲面 — 螺旋桨表面，涡轮叶片表面，复
杂模具型腔面等。
3.加工上述工件表面需要什么工艺条件？
装备条件
刀具 －类型、几何角度及应用；
动画2 周铣
切削方式
逆铣法－ 铣刀旋转方向与工件进给方向相反。
顺铣法－ 铣刀旋转方向与工件进给方向相同。
动画3 逆铣
动画4 顺铣
图7-10
表7-3 逆铣与顺铣比较 比较 内容 切屑 截面 形状 逆铣 顺铣 结论
顺铣时铣刀寿 命比逆铣高 2～3倍，加工 表面也较好。
刀齿切削厚度由零逐渐增加。因切削 顺铣时则无此现象， 刃钝圆半径的影响，刀齿在已加工表 但顺铣不宜铣带硬皮 面上滑擦后才切入工件。刀齿磨损快， 加工表面质量较差。 的工件。
作
用
确定铣床主轴刚度。
选取轴承型号应考 虑其的大小和作用 方向。
2. 作用在工件的切削力
图7-14 工件上的铣削分力 比较内容 纵向进给分力FH 横向进给分力Fc 垂直进给分力Fv
与工作台纵向运动方 铣床横向工作台的运 在铣床升降台的运动 作用方向 向一致 动方向 方向 作 用 确定铣床纵向进给电 确定铣床横向进给电 确定铣床垂直进给电 动机功率和扭矩。 动机功率和扭矩。 动机功率和扭矩。
3. 端铣刀的几何角度（定义、作用、原则及选用）
端铣刀的 每一个刀 齿相当于一把车刀， 都 有 主 、 副 切 削刃 和过渡刃。
图7-16 端铣刀的几何角度
三、铣削用量的选择
基本原则：在保证铣削加工质量和工艺系统有足够刚
度的前提下，尽可能提高生产率。
步骤：选用较大的铣削深度ap → 选用较大的进给量af → 根据铣刀的合理耐用度计算出相应的切削速度v 。 选择方法：根据加工余量、切削用量手册，并结合实 践经验选择。
二、切削层参数
切削厚度ac—相邻刀齿切削刃运动轨迹间的距离。铣削
时，切削厚度ac是随时变化的。这是垂直于刀具轴线进给的 多刃旋转刀具的共同特征。
af af
p
vf
图7-8 圆柱铣刀铣削时切削厚度的变化
a
切削宽度aw — 铣刀刀齿和工件相接触部分的长度
（沿刀刃方向测量）。
直齿圆柱铣刀：
切削宽度ae＝铣削宽度aw 螺旋齿圆柱铣刀： 切削宽度ae＝变值
五、铣刀的磨损、破损与耐用度
1. 铣刀的磨损
主要原因：铣刀切入过程的 挤压滑行； 主要方式：刀齿后刀面磨损； 后刀面磨损限度值VB：P.74
图7-15 铣刀的磨损
2. 铣刀的耐用度：P.75 表4-8。
3. 铣刀的破损及影响因素
机械冲击 主要原因 热冲击 偏心量
图7-16 硬质合金端铣刀安全工作区
提高切削速度和刀具耐用
度。 适用场合 适用于加工不锈钢、耐热 适用于加工碳钢和高强度合金
合金钢和高温合金钢等。
钢等。
3.周端与端铣的比较
表7-8 周端与端铣的比较 比较内容 周铣
较差
高 逆铣时，低
端铣
较好
低 高
铣削过程平稳性
表面粗糙度 刀具耐用度
加工生产率
加工范围
较低
狭长平面、台阶面、沟槽、成形表面
表7-5 逆铣与顺铣比较（续2） 比较 内容
逆铣
工件承受的水平铣削力FH与进 给速度vf的的方向相反，铣床 工作台丝杠始终与螺母接触。
顺铣
FH与进给方向相同，由于丝杠 螺母间的间隙，铣刀会带动工 件和工作台窜动，使铣削进给 量不均匀，容易打刀。
结论
工作 台丝 杠、 螺母 间隙
顺铣时工作台 有窜动，应采 取消除丝杠螺 母间隙的措施。
端铣刀
槽铣刀－用于在卧式铣床上加工沟槽，两
端面的副刀刃仅参加部分切削和修光工作。
槽(锯片)铣刀
两面刃、三面刃铣刀－刀具的一
侧或两侧有刀齿，主要用于在卧式
铣床上加工台阶面或切槽。
三面刃铣刀
立铣刀－用于在立式铣床上加工沟槽，也可用于加
工小平面、台阶面和二维曲面。
立铣刀
键槽铣刀－它只有两个刃瓣，铣削时先沿铣 刀轴线进刀，然后沿工件轴线进给铣出键槽的 全长。
第四章 铣削加工
基本要求与重点
1. 掌握铣削的工艺特点及其加工范围；
2. 掌握铣削的加工方式，理解铣削用量 的确定方法；
3. 掌握铣刀的类型及应用，理解铣刀几
何参数的选择原则； 4. 了解铣床及其加工范围。
§4-1 概述
1.什么是铣削加工？
以铣刀的旋转运动为主运动，工件（刀具）在
垂直于铣刀轴线方向的直线运动为进给运动的切削
图7-11 逆铣和顺铣 表7-4 逆铣与顺铣比较（续1） 比较 内容 逆铣 顺铣 结论
工件 刀齿对工件的垂直作用力F 向上， Fv向下，使工件压 顺铣时工件 v 紧在工作台上，加 夹紧比逆铣 装夹 可靠性 容易使工件的装夹松动。 工比较平稳。 可靠。
顺铣 逆铣 图7-12 逆铣、顺铣时工作台丝杠与螺母之间的间隙
图7-9 螺旋齿铣刀的切削宽度
切削面积Ac — Ac＝ac×aw。
三、铣削方式及其合理选用
铣削方式－铣刀相对于工件的运动和位置关系。
不同的铣削方式对刀具的耐用度、工件的加工表面
粗糙度、铣削过程的平稳性及切削加工的生产率等
都有很大的影响。 1. 周铣法
周铣法－用铣刀圆周上的切削 刃来铣削工件加工表面的方法。
较高
大表面
四、铣削力和铣削功率
1.作用在铣刀上
的铣削力
图7-13 铣刀上的铣削分力 比较内容 作用方向 影 响 圆周铣削分力Fz 铣刀圆周切线方向 消耗切削功率的主切 削力。 确定铣床主运动电动 机功率。 径向铣削分力Fy 铣刀半径方向 轴向铣削分力Fx 铣刀轴线方向