铣削工艺与刀具设计

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铣削方式 左：周铣 下：端铣
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4 铣刀的切削力
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铣削力的分解 切向铣削分力Fc：作用在铣刀切线方向 径向铣削分力Fp：作用于铣刀半径方向 轴向铣削分力Fo：作用于铣刀轴线方向
纵向铣削分力Fx：作用于机床纵向工作台方向 横向铣削分力Fy：作用于机床横向工作台方向 垂直铣削分力Fz：作用于机床升降工作台方向
对于不同的研究内容，采用不同的分解方法。
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铣削力的计算
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5 铣刀的切削用量
铣削用量的选择原则是：“在保证加工质量的前提 下，充分发挥机床工作效能和刀具切削性能”。
在工艺系统刚性所允许的条件下，首先应尽可能选择 较给大量的fz；铣最削后深根度据ap所和选铣定削的宽耐度用ac度；计其算次铣选削择速较度大v的c 。每齿进
前面与基面间的夹角，在来自百度文库 平面中测量
决定切削刃的强度和切 屑的流向，影响切削分 力的大小和表面质量。
侧前角 γ f （径向前
角）
前面与基面间的夹角，在假 决定刀齿的强度和切削力的
定工作平面中测量。
大小。
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名称 符号 定义
作用
主偏角 kr
副偏角 kr'
后角
a0
主切削平面与假定工作平面 影响刀尖部分的强度、切削分 间的夹角，在基面中测量。 力之间的比例、工件表面 的形状和切削刃参加切削 的长度。
切削面积 每齿切削面积 Ac: 在基面内测量的每齿切削层面积 Ac= ac* aw: 铣刀切削面积 Ac Σ:在基面内测量的每转切削层面积 Ac Σ = Ac :
金属切除率zw： zw = ap * ae * vf = ap * ae * af *z*n
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铣削时切削厚度的变化
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铣削时切削层参数的计算（周铣）
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（2）进给量的选择
每齿进给量fz是衡量铣削加工效率水平的重要指标。 粗铣时fz主要受切削力的限制，半精铣和精铣时，fz主要受
表面粗糙度限制。
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(3) 铣削速度vc的确定
公式法：
vc TmfCzxavDpyqBrzn (m/min)
使用方法： 初选铣削深度和铣削宽度； 计算切削速度； 调整切削参数以满足切削速度的要求。
端铣刀的几何角度
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名称 符号 定义
作用
前角
γ0
刃倾角 λs
背前角 γ p （轴向前
角）
前面与基面间的夹角，在主 剖面中测量。
决定切削刃的锋利程度和强 度。增大前角可减小切 屑变形，减小切削力和 切削功率。tr>
主切削刃与基面间的夹角， 控制切屑流向，影响切削刃
在切削平面中测量。
强度和切削分力的大小。
其中的指数和系数查表。
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查表法： 铣削速度的确定可查铣削用量手册，如《机械加工工
艺手册》第l卷等
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6 尖齿铣刀设计
（1）尖齿铣刀的主要结构参数 直径和孔径：d0=d+2m+2H 齿数 z<0.12 d0 （粗齿）
z>0.12 d0 （密齿） 刀齿及容屑槽
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（2）尖齿铣刀的改进设计
法剖面参考系 几何角度
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工程图中角度标注原则： 1 尽量按照参考系标注； 2 考虑加工调整方便。
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3 铣刀用量和切削层参数
(1)铣削用量四要素 铣削速度v: 切削刃上指定点的线速度
v=πd0n/(1000*60) (m/s) 进给量af： 铣刀转过一个刀齿，铣刀与工件的相对位移（mm/z）；
铣削原理与刀具
燕山大学机械工程学院 胡占齐
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主要内容
1. 铣刀的种类和用途 2. 铣刀的几何角度 3. 铣削的切削参数和切削面积 4. 铣削的切削力 5. 铣削的切削用量 6. 尖齿铣刀设计 7. 硬质合金端铣刀设计 8. 铣刀制造过程中的基本问题 9. 仿形齿轮铣刀设计与制造 10. 铣刀的正确使用
大螺旋角铣刀 λs=60o （切钢材） λs=40o （切铸铁）
增加刀齿强度和容屑空间 可以增加切削深度，提高生产率。
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采用分屑措施
采用高性能刀片材料 涂层硬质合金 CBN 金刚石
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7 硬质合金端铣刀设计
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（1）硬质合金端铣刀的结构
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1 铣刀的种类和用途
铣刀的 种类 特点和 用途
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立铣刀的变形
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立铣刀的变形
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立铣刀的变形
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盘铣刀的变形
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铣刀的应用
1.粗铣刀Ⅰ2.粗铣刀Ⅱ3.加深立铣 刀
4.半精铣刀Ⅱ5.半精铣刀Ⅱ6.精铣刀
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2 铣刀的几何角度
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圆柱铣刀的几何角度
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f： 铣刀转过一转，铣刀与工件的相对位移(mm/rev)； vf ：铣刀沿进给运动方向的运动速度(mm/min)。
vf =f*n= af *z*n 铣削深度ap: 平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸
铣削宽度ae: 垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸
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铣削用量
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(2) 切削层参数 切削厚度ac:在基面内测量的相邻刀齿主切削刃运动轨迹间的距离。 切削宽度aw:在基面内测量的 铣刀主切削刃的工作长度。
（1）铣削深度ap和铣削宽度ac的选择 对于端铣刀，选择吃刀量的原则是：当加工余量
≤8mm，且工艺系统刚度大，机床功率足够时，留出半精 铣余量0.5~2mm以后，应尽可能一次去除多余余量；当 余量＞8mm时，可分两次或多次走刀。铣削宽度和端铣 刀直径应保持以下关系：
d0=(l.l~1.6) ac（mm） 度ac对的于选圆择柱原铣则刀与，端铣铣削刀深铣度削a深p应度小的于选铣择刀原长则度相，同铣。削宽
副切削平面与假定工作平面 减小副切削刃、副后面与工件 间的夹角，在基面中测量 已加工表面的摩擦，影响 表面粗糙度。
后面与切削平面间的夹角， 在正交平面中测量。
减小后面与工作表面间的摩擦， 并与前角决定切削刃的锋 利和强度。
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各参考系几何角度间的关系
主剖面参考系 几何角度
进给切深面参考系 几何角度
a c f z sin
aw B
a c max f z sin 1
a cav
f z sin
1 2
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铣削时切削层参数的计算（端铣）
a c f z cos sin r
aw
ap sin
r
a cav
f z a e sin r d 0
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球头铣刀的切削层
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铣削 用量
切削层 参数