第八章 铣刀

（a）对称铣； （b）不对称逆铣；（c）不对称顺铣
图8.15 端铣的三种方式
2．圆周铣的铣削方式 铣刀切入工件时的切削速度方向与工件的 进给方向相反 。刀齿的切削厚度从零逐 渐增大。当接触角大于一定数值时，容易 使工件的装夹松动而引起振动。但铣削过 程比较平稳 。（图8.16a）
逆铣
铣刀切入工件时的切削速度方向与工件的 进给方向相同 。刀齿的切削厚度切入时 最大，而后逐渐减小 。会使工作台带动 丝杠出现窜动，如采用顺铣，必须要求铣 床工作台进给丝杠螺母副有消除间隙的装 置 。（图8.16b）
据它们与主切削力Fc的比值（见表8.6 ）求得。主切
削力Fc的计算还可用有关手册经验公式进行计算， 它与工件材料、刀具材料、铣刀的形式以及铣削用量
有关。
2．铣削功率
有效切削功率
Fc vc 103 Pc 60
8.3.3 铣削方式
1．端铣的铣削方式（见图8.15） （1）对称铣：铣刀轴线位于铣削弧长的对称中心位 置，即切入、切出时切削厚度相同时为对称铣。 （2）不对称逆铣：若切入时切削厚度小于切出时切 削厚度为不对称逆铣。 （3）不对称顺铣：若切入时切削厚度大于切出时切 削厚度为不对称顺铣。
整个铣刀的几何角度。
8.2.1 铣刀的标注角度参考系
与车刀相似，由坐标平面和测量平面组成，
其基本坐标平面有基面和切削平面。其中基 面是通过切削刃选定点并包含铣刀轴线的平 面，并假定与主运动方向垂直。切削平面是 通过切削刃选定点的圆柱切平面。测量平面 有端剖面，螺旋齿铣刀还有法剖面。如图8.8 所示
图8.21 成形铣刀的铲齿过程
8.5.2 铲齿成形铣刀的铲削量和后角
1．铲削量 铲刀每转过一个齿间角ε，铲 刀沿半径方向前进的距离称为 铲削量，用K表示。
2．后角
阿基米德齿背上 任一点M处的后角 αƒM ，可用右式 计算计算：
tan fm
1 2R z
新刀齿顶处 的后角αƒα
tan fa
直齿圆 柱铣刀 面铣刀
aP bD
aP bD sin k r
螺旋齿圆柱铣刀的切削层 宽度随刀齿的位置而变化
（图8.13）。
ADav
Q ae a p v f a p a e a f z vc d 0 n d 0
图8.13 螺旋齿圆柱铣刀的切削宽度
3．铣削用量的选择
（1）背吃刀量的选择
2．面铣刀的几何角度
面铣刀的一个刀齿，相当于一把小车刀，其几何角度 基本与外圆车刀相类似，所不同的是铣刀每齿基面只 有一个，即以刀尖和铣刀轴线共同确定的平面为基面。 因此面铣刀每个刀齿都有前角、后角、主偏角和刃倾 角四个基本角度。（如图8.9）
注意
在设计、制造、刃磨时， 还需要进给、切深剖面系 中的有关角度，如图8.9 中的γf 、αf 。
2．铣刀刀齿 和齿槽形状
尖齿铣刀的刀齿和齿槽形状，应保证 铣刀有足够的强度和充裕的容屑空间 较多的重磨次数。常用的有三种刀齿 齿背形式，如图8.17所示：
(a) 直线形齿背；(b) 折线形齿背；(c) 曲线形齿背 图8.17 尖齿铣刀的齿背形式
8.4.2 几种常用尖齿铣刀的结构特点
1．立铣刀
如图8.18所示，其在圆柱面上的切削刃是主刀刃，端面 上的切削刃是副刀刃，主刀刃上螺旋角的作用与圆柱铣
hi f z sin
面铣刀铣削时，刀齿的切削厚 度在刚切入工件时为最小，切 入中间位置时最大，以后又逐 渐减小。如图8.12任意点的切 削厚度可以按此式计算：
hi f z cos sin k r
图8.11 圆柱铣刀的切削厚度
图8.12 面铣刀的切削厚度
（2）切削层宽度bD
主切削刃与工件切削层 的接触长度即主切削刃 实际参加切削的长度 （3）切削面积AD 常采用平均切削面 积ADav这一参数， 其计算公式是
制作：赵冬晗
概述
铣削是使用多齿旋转刀具进行切削加工的一种方法。 铣刀的种类繁多，但从结构实质上可看成是分布在圆柱 体圆锥体和特形回转体的外缘或端面上的切削刃或镶装 上刀齿的多齿刀具。每一个刀齿相当于一把车刀，其切 削加工特点与车削加工基本相同。在铣削加工中，用圆 柱铣刀和端铣刀铣削平面具有代表性，故在讨论铣削原 理何铣刀的几何角度时以这两种刀具为主。并介绍了几 种常见的尖齿铣刀的结构特点和成形铣刀的廓形设计。
8.2.2铣刀的几何角度
1．圆柱铣刀的几何角度
前角和后角都标注在端剖面上（如图8.9）。若是螺
旋齿，还要标注螺旋角β、法剖面前角γn和法后角αn 三个参数。前角γo和法向前角γn两者的关系为
tan n tan o cos
圆柱铣刀的主偏角为90°，无副偏角。
图8.8 圆柱铣刀的几何角度
顺铣
图8.16 周铣的两种方式
8.4 尖齿铣刀
尖齿铣刀是普通铣刀中应用 较多的刀齿结构，它的齿槽是用 单角度铣刀或双角度铣刀铣削而 成。新铣刀的前刀面和后刀面均 需用砂轮刃磨。当铣刀用钝后需 重磨后刀面。
8.4.1 尖齿铣刀的结构 ↑---孔径 ↑----刀心轴强度和刚度 ↑--工作平稳 ---表面粗糙度 ↓；刀体大 ---散热条件好 --耐用度 ↑---容屑空间 ↑---易于排屑 。但铣刀直径 ↑↑---刀具材料的消耗 ↑---铣削转矩 ↑---动力消耗 ↑--容易引起振动 。 选择铣刀直径的基本原则是：在保证刀杆刚 度的前提下，选择较小的直径。
铲齿铣刀的特点是齿背经铲制而成，铣刀用钝后 仅刃磨前刀面，易于保持切削刃原有的形状，因 此适用于切削廓形复杂的铣刀，如成形铣刀。
8.2 铣刀的几何角度
铣刀的种类、形状虽多，但都可以归纳为圆柱铣 刀和面铣刀两种基本形式，每个刀齿可以看作是 一把简单的车刀，所不同的是铣刀回转、刀齿较 多。因此只通过对一个刀齿的分析，就可以了解
8.3.1 铣削要素与切削层参数
1．铣削要素
（1）铣削速度 机床选用的铣削参量 铣刀刀齿切削处的线速度 ①每转进给量f （2）进给量 ②每齿进给量af ③进给速度νf
（3）背吃刀量（铣削深度）ap 通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上 测量的吃刀量，如图8.10所示，它是平行于
铣刀轴线方向度量的切削层尺寸。
（4）侧吃刀量ae：
在平行于工作平面并垂直于切削刃基点的进给运动 方向上测量的吃刀量，如图8.10示，它是垂直于铣 刀轴线方向和进给方向度量的切削层尺寸。
图8.10 铣削要素
2．切削层参数
（1）切削层厚度hD
在铣削过程中，切削厚度是不
断变化的 。
圆周铣削逆铣（图8.11）时， 任意点的切削厚度可以按此 式计算：
8.1 铣刀的种类和用途
铣刀是金属切削刀具中种 类最多的刀具之一，属于多 齿刀具，其每一个刀齿都相 当于一把单刃刀具固定在铣 刀的回转表面上。铣刀可以 按用途分类，也可以按齿背 形式分类。
(a)
(b) 图8.3三面刃铣刀
(c)
又称盘铣刀，刀体的圆周及两侧环形端面上均有刀齿，其圆 周刀刃为主切削刃，侧面是副切削刃，只对加工侧面起修光 作用。主要用于加工台阶面和一端或两端贯穿的浅 沟槽。有 直齿（图8.3a）斜齿（图8.3b）之分，直径较大的常采用镶 齿结构（图8.3c）。
z 2R
切削刃上半径为Rx的任 一点x处的端面后角αƒx
tan fx
z R tan fa 2R x R x
图 8.22 成形铣刀的后角
成形铣刀切削刃 上任意一点应有 足够的法向后角
如图8.23所示：
不得小于2°～ 3°。
图8.23 成形铣刀的法向后角
3．主后角过小的改善措施 （1） 增大顶刃后角αƒ ；（2） 斜置工件（a） ；（3） 斜向铲齿（b） ；（4） 磨出凹槽或副偏角 ；另外还 可适当的修改切削刃的形状（c）。
5．立铣刀
一般有三到四个刀齿。 用于加工平面、台阶、 槽和相互垂直的平面， 圆柱上的切削刃是主 切削刃，端面上分布 着副切削刃。工作时 只能沿刀具的径向进 给，而不能沿铣刀的 轴线方向作进给运 动。。
用立铣刀铣槽时槽宽有扩张，故应取直 径比槽宽略小的铣刀。
8.1.2 按刀齿齿背形式分
1．尖齿铣刀 尖齿铣刀的特点是齿背经铣制而成，并在切削刃后 磨出一条窄的后刀面，铣刀用钝后只需刃磨后刀面， 上述铣刀基本为尖齿铣刀。 2．铲齿铣刀
后角值
12° 16° 20° 6°～8° 12°～15°
（3）刃倾角的选择 立铣刀和圆柱铣刀的外圆螺旋角β就是刃倾角λs。β↑，实 际前角↑，切削刃锋利，切屑易于排出。铣削宽度较窄的 铣刀，增大β的意义不大，故一般取β=0或较小的值。具体 数值参考下表8.3：
螺旋齿圆柱铣刀 铣刀类型 粗齿 螺旋角 45°～60 细齿 25°～30° 30°～45° 15°～20° 立铣刀 三面刃、两 面刃铣刀
°
（4）主偏角与副偏角的选择
常用的主偏角有45°、60°、75°、90°。工 艺系统的刚性好，取小值；反之，取大值。副偏角一
般为5°～10°。
圆柱铣刀只有主切削刃，没有副切削刃，因此 没有副偏角。主偏角为90°。
8.3 铣削基本规律
铣削是使用多齿刀具进行切削的一种加工方 法，其生产率高、应用非常广泛。但属于断 续切削，在刀齿切出和切入时有冲击，故应 根据其加工特点综合各方面的因素合理的选 择切削用量和铣削方式。
刀的螺旋角相似，一般取β=30°～45°。另常在副刀
刃的前刀面上磨出宽为0.4～1.5mm，前角约为6°的 棱边。立铣刀有粗齿细齿和直柄锥柄之分。粗齿齿数一
般取3～4个齿，细齿齿数一般为5、6、8齿。
图8.18 立铣刀
2．键槽铣刀
用于铣削圆头封闭键槽，如图8.19所示。 圆柱面和端面上都有刀齿，端刃为完整刃 口，齿数少，螺旋角小。工作时可以纵向 进给，也可以轴向进给。
8.5.1成形铣刀的铲齿