第3章 铣刀

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铣 削 方 式
一、圆周铣削方式
顺铣和逆铣 周铣有顺铣和逆铣两种方式。
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1） 逆 铣
铣刀旋转切入工件的方向与 工件的进给方向相反。 （图2 －28）
逆铣时，刀齿的切削厚度从ac=0至acmax。当ac=0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。 （图） 39
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图2.3.8a 圆柱铣刀的切削厚度
35 图2.3.8b 面铣刀的切削厚度
图2.3.8.c 螺旋齿圆柱铣刀的切削宽度
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铣 削 力
一、 铣削分力
铣削力(称切向力或圆周力)Fc:作用在主运 动方向的分力 垂直铣削力FcN (径向分力) ： 垂直于主运 动方向上的分力 背向力FP (轴向分力) ： 作用在主轴方向 Fc与Fcn 合力Fa可分解为： 进给力Ff:作用在铣床工作 台纵向进给方向上 垂直进给力FfN： 作用在铣 床升降台运动方向上
图8-18(a)硬质合金可转位立铣刀实物照片 图8-16 (a) 可转位铣刀实物照片 图8-29 (a) 硬质合金可转位面铣刀实物照片
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常用铣刀的结构特点与应用
图9-1 铣刀的类型 a）圆柱铣刀 b）面铣刀 c）槽铣刀 d）两面刃铣刀 e）三面刃铣刀 f）错齿三面刃铣刀 g）立铣刀 h）键槽铣刀 i）单角度铣刀 j）双角度铣刀 k）T形槽铣刀 l）成形铣刀
逆铣 切削运动 切削厚度 刀具磨损 切削方向与进给方向相 反 由0→最大 初期有滑擦，磨损快 垂直分力使工件上抬 ， 不利于夹紧工件； 水平分力与进给反向 ， 消除了丝杠间隙 ，进给 平稳 表面粗糙 常用
顺铣 切削方向与进给方向相 同 由最大→0 刀齿易切入，寿命长 垂直分力使工件下压， 有利于夹紧工件； 水平分力与进给同向， 由于丝杠间隙，工作台 会前窜，造成啃刀或打 刀。 表面光洁 无间隙进给机床采用
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铣刀的分类
• 1、按刀齿的方向：分为直齿铣刀和螺线齿铣刀。 • 2、按齿背形式：分为尖齿铣刀和铲齿铣刀。 • 3、按结构：分为整体式、焊接式、镶齿式、可转 位式。 • 4、按用途：分为圆柱铣刀、面铣刀、盘铣刀、锯 片铣刀、立铣刀、键槽铣刀、模具铣刀、角度铣 刀、成形铣刀等。
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一、 圆柱形铣刀
用途:加工平面(分粗齿和细齿) 结构特点： 作用在铣床升降台 运动方向上 粗齿：用于粗加工 细齿：用于精加工
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按结构分类
• 1、整体式： 刀体和刀齿是制成一体的。制造 比较简便，但是大型的铣刀一般不做成这种的， 因为比较浪费材料。 • 2、焊接式：刀齿用硬质合金或其他耐磨刀具材 料制成,并钎焊在刀体上。 • 3、镶齿式：这种铣刀的刀体是普通钢料做成， 而把工具钢的刀片镶到刀身上去。大型的铣刀 多半采用这种方法。用镶齿法制造铣刀可以节 省工具钢材料，同时万一有一个刀齿用坏，还 可以拆下来重新换一个好的，不必牺牲整个铣 26 刀。但是小尺寸的铣刀因为地位有限，不能利 用镶齿的方法。
v f fn f z Zn
4.铣削速度vc 指铣刀切削刃上基点相对于工件的主运动的瞬时速度(一般 指铣刀外缘处的线速度)
vc dn / 1000
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二、切削层参数
铣刀相邻的两个刀齿在工件上分别形成的两过渡表面之间的金属层。
1.切削厚度 圆周铣：hD f zsin 端 铣：hDi f z cos sin r 2.切削层宽度 面铣刀的切 削层宽度： 圆柱铣刀的 铣削宽度： 3.切削面积 均切削厚度： 采用平
至中心，工作时能沿轴线作进给运动。
图9-7 键槽铣刀
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键槽铣刀
• 键槽铣刀一般只有两个刀瓣， 圆柱面和端面都有切削刃。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。主要 用于加工圆头封闭键槽。但是键 槽的种类有很多，比如有一种键 槽是圆底的，键是半圆形的，叫 做半圆键。则铣这种键槽的铣刀 就叫做半圆键铣刀。
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按齿背形式分类
• 1、尖齿铣刀 这种铣刀容易制造，因此应 用也很广。铣刀的刀齿用钝以后是在工具 磨床上用砂轮磨刀齿的后刀面，前刀面在 制作已经做好了，不需再磨。
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按齿背形式分类
• 2、铲齿铣刀 这种铣刀的后刀面不是平的， 而是曲线的。后刀面是在铲齿车床上做出 来的。铲齿铣刀用钝以后，只需磨前刀面， 而不需磨后刀面。这种铣刀的特点就是在 磨前刀面时不影响刀齿的形状。
2） 不对称铣削
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图9-5 端面铣削时的顺铣与逆铣 a）对称端铣 b）不对称逆铣 c）不对称顺铣
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成形铣刀
按照齿背的加工方法,成形铣刀可分为尖齿成形铣刀和 铲齿成形铣刀。 尖齿成形铣刀的齿背是利用专门的靠模铣削和刃磨的。 在磨损后是重磨后刀面的，如果刃形复杂则刃磨很困难。 如图8—17所示的尖齿(半圆)成形铣刀．每次重磨时都要 沿abc的半圆形状来刃磨，给使用部门带来很大困难。但 刀具的耐用度和加工表面质量高,适合在大批量生产中使 用. 铲齿成形铣刀是用成形车刀按一定曲线铲出的。磨损 后是沿径向重磨前刀面的，其刃磨比较简单.图8一 17(b)是铲齿成形铣刀磨损后沿前刀面刃磨时的示意图。 由图可见，前角为0º 的前刀面是通过铣刀中心的平面， 刃磨时只要磨出一个通过铣刀中心的平面即可，因此 刃磨很方便。
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后 角
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°
螺旋角
圆柱铣刀的螺旋角β就是其 刃倾角λ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。 粗齿铣刀： β＝ 40°～ 60° 细齿铣刀： β＝ 30°～ 35°
2.侧吃刀量ae 垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸 端铣时ae为被加工表面宽度，圆周铣时，ae为切削层深度
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3.进给量fz、f、vf 每齿进给量fz,指铣刀每转过一齿相对于工件在进给运动方向 上的位移量。单位为mm/z 进给量f，指铣刀每转过一转时，工件与铣刀的相对位移量 ，单位为mm/r 进给速度vf ，每分钟铣刀相对工件的移动距离 ，单位为 mm/min
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五、角度铣刀
用于铣削成一定角度的沟槽，有单角和双角铣 刀两种。
图9-11 角度铣刀 a）单角度铣刀 b）双角度铣刀
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单角铣刀
双角铣刀
螺纹铣刀
• 螺纹铣刀顾名思义就是用来加工螺纹的铣 刀
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成形铣刀
• 成形铣刀用于加工成形表 面，其刀齿廓形根据被加 工工件的廓形来确定。
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按刀齿的方向分类
硬质合金模具铣刀用途非 常广泛，除可铣削各种模具 型腔外，还可代替手用锉刀 和砂轮磨头清理铸、锻、焊 工件的毛边，以及对某些成 形表面进行光整加工等。该 铣刀可装在风动或电动工具 上使用，生产效率和耐用度 比砂轮和锉刀提高数十倍。
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锯片铣刀
• 锯片铣刀即为切削刃在外 圆周上，用来下料或加工 窄槽的铣刀。
圆柱铣刀也叫普通平铣刀。 这种铣刀是安装在一根细 长的刀轴上，因此在安装 和使用时都必须特别注意， 特别要注意它的旋转方向， 图中实线的方向是正确的， 虚线的方向是错误的。
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二立铣刀
图9-6 立铣刀
立铣刀圆柱面上的切削刃是主切削刃，端面 上的切削刃没有通过中心，是副切削刃。工 作时不宜作轴向进给运动。
图9-14 可转位面铣刀 1—刀垫 2—楔块 3—紧固螺钉 4—偏心销 5—刀体 6—刀片
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面铣刀
面铣刀主切削 刃分布在圆柱或 圆锥表面上，端 部切削刃是主切 削刃，端面上分 布着副切削刃。 主要用于加工台 阶面和平面，生 产效率高。
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三、键槽铣刀
它有两个刀齿，圆柱面和端面上都有切削刃，端面切削刃延
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作用力
表面质量 使用情况
二、端铣方式
对称铣与不对称铣 端铣有对称铣与不对称逆铣、 不对称顺铣三种方式。 铣淬硬钢采用对称铣；铣碳钢和合金钢用不对称逆铣，减小 切入冲击，↑刀具寿命；铣不锈钢和耐热合金用不对称顺铣。
1） 对称铣削
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。
按结构分类
• 4、可转位式：将能转位使用的多边形刀片用机械方法夹 固在刀杆或刀体上的铣刀。 • 在切削加工中,当一个刃尖磨钝后,将刀片转位后使用另外 的刃尖，这种刀片用钝后不再重磨 。可转位式铣刀和其 它种类的铣刀相比有以下优点： • ① 避免了硬质合金钎焊时容易产生裂纹的缺点； • ② 可转位刀片适合用气相沉积法在硬质合金刀片表面沉 积薄层更硬的材料(碳化钛、氮化钛和氧化铝),以提高切 削性能； • ③ 换刀时间短； • ④由于可转位刀片是标准化和集中生产的,刀片几何参数 易于一致,切屑控制稳定。
• 1.直齿 铣刀的刀齿是直的，和铣刀轴线平行。 但是现在普通铣刀已经很少再做成直齿的了。 因为这种铣刀的全部齿长同时和工件 接触， 又同时离开工 件，并且前一齿已经离开 ，后面的一齿可能还没有 和工件接触，容易产生震 动，影响加工精度，也减 短铣刀的寿命。
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• 2、螺线齿 这种铣刀有左手和右手的区 别，如图所示。由于刀齿是斜绕在刀身 上的，在加工时，前面的齿还没有离开， 后面的齿就已经开始切削。这样在加工 时就不会发生震动，加工表面也就会光 些。
2） 顺 铣
铣刀旋转切入工件的方向与 工件的进给方向相同。（图）
顺铣时，刀齿的切削厚度从acmax 到ac=0 。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， 40 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。 （图）