(完整版)15-铣削与铣刀解析
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1、切削刃廓形绕铣刀轴线回转 2、并向铣刀中心移动所形成的表面 能完成上述齿背加工的方法即铲齿或铲背
铲 齿 成 形 铣 刀
铲齿的过程
▪ 铲刀即平体成形车刀，前角为零。 铲刀的前刀面通过铣刀轴线的水平面。 铲刀切削刃廓形和铣刀轴向廓形相同，凹
向相反。 铲刀的运动：
铣刀毛坯的回转运动 铲刀沿铣刀的径向作直线运动
逆铣和顺铣时力的变化
铣削的特点
▪ 多刃切削：磨损不均，影响加工表面质量 断续切削：冲击较大，易产生裂纹和破损 有切入过程：刀齿磨损加剧，表面质量差 容屑和排屑：开设容屑槽，能顺利排屑
铣削用量的选择
▪ 总的原则：和车削相似： 铣削深度和宽度的选择
余量小于8mm时，一次切除 余量大于8mm时，分两次走刀 铣刀直径和铣削宽度的关系
力的方向向下，宜铣刚性差的工件、打刀
一般情况ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，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。
逆铣和顺铣
铣削方式
端铣法 对 称 铣 削：切入和切出的厚度相同(淬硬钢) 不对称逆铣：切入厚度小切出厚度大(碳钢等) 不对称顺铣：切入厚度大切出厚度小(不锈钢)
各分力和主铣削力的比值
硬质合金铣刀铣削力经验公式
高速钢铣刀铣削力的经验公式
铣削功率
▪ 铣削功率的公式
Fc : 铣削力(N)
vc : 铣削速度 (m / s)
铣床电动机功率的公式
: 机床传动总效率
铣削方式
▪ 周铣法：逆铣和顺铣 逆铣：刀具使用寿命低，加工表面质量差
容易引起振动，不宜铣薄壁工件、打刀 顺铣：刀具使用寿命高，加工表面质量好
基面
圆柱铣刀的几何角度
端铣 刀的 几何 角度
铣刀几何角度的合理选择
▪ 前角 根据材料选择，同车刀前角 为了保证强度，前角角度小于车刀
后角 根据进给量选择，一般取小值
主偏角和副偏角
刃倾角 圆柱铣刀和立铣刀的刃倾角即螺旋角 影响铣刀的工作齿数、平稳性和工作前角
15.3 铣削用量四要素
▪ 铣削速度
齿背曲线
▪ 是刀齿后刀面在垂直于铣刀轴线端平面中的截
线
刀齿的廓形取决于铲刀的刃形 齿背曲线的形状影响后角的大小和重磨
生产中常用阿基米德螺线作为齿背曲线
匀速回转运动和径向匀速直线运动结合 构成阿基米德螺线
成形铣刀的径向铲齿
径向铲齿过程
▪ 铲刀的前刀面安装在铲床的水平中心面内 铣刀回转时，铲刀沿半径作等速前进 铣刀转过δ0，凸轮转过φ0，铲出一个齿背 铣刀继续转过δ1，凸轮转过φ1，铲刀退回 重复上述过程，即可获得成形铣刀
垂直于主运动方向上的力，作用在半径上 引起刀杆弯曲变形，不做功 轴向铣削力
轴向铣削分力作用于主轴方向 与刀齿所受的轴向抗力大小相等方向相反
铣削分力的示意图
水平进给力和垂直进给力
▪ 水平进给力 在进给方向上的分力(纵向进给力)
垂直进给力 在垂直于进给方向上的分力 作用在铣床升降工作台运动方向上
周铣时切削厚度的计算
▪ 周铣时，切削厚度的值：
平均切削厚度为：
端铣时切削厚度的计算
切削厚度
平均切削厚度
▪ 端铣刀
切削面积的计算
圆柱铣刀
切除量和平均面积
单位体积的切除量
▪ 平均切削面积
铣削分力
▪ 主铣削力 主运动方向上的分力，作用在铣刀切线上 消耗机床的主要功率的力
法向铣削力
铣削深度应小于铣刀长度
进给量的选择
▪ 衡量铣削效率的重要指标
粗铣时受切削力限制 半精铣精铣时受表面粗糙度限制 高速钢铣刀，不宜铣削力过大 硬质合金铣刀，进给量取小值
铣削速度的确定
▪ 铣削速度的经验公式
材料和铣刀的系数 铣削速度也可查切削用量手册确定
15.4 成形铣刀的特点和分类
▪ 切削刃的廓形根据工件廓形设计。
第15章 铣削与铣刀
Work hard and make progress everyday.
15.1 铣刀的种类
▪ 按结构形式分类 ▪ 按齿背形式分类
按结构形式分类
按结构形式分类
圆柱铣刀 切削刃呈螺旋状分布在圆柱表面上 端面无切削刃，多用于加工平面
端铣刀 切削刃分布在端面上，多用于立铣床 硬质合金制造，生产效率高
改善铣刀正交后角的措施
铲齿铣刀的结构要素
▪ 铣刀直径的确定
铣刀齿数的确定 后角的选取
结构要素图
尖齿铣刀结构的改进
▪ 加大刀齿的螺旋角度 采用分屑措施 增大容屑空间与刀齿强度 采用硬质合金材料 立铣刀直柄化
分屑铣刀图片
波形刃铣刀
交错切削铣刀
锯片铣刀的改进
硬质合金铣刀
盘形铣刀等其它种类
▪ 槽铣刀：在圆柱面上有刀齿，加工浅槽 两面刃铣刀：用来加工台阶面 三面刃铣刀：刀齿交错排列，用来加工沟槽 锯片铣刀：薄片槽铣刀，用于切断材料或切槽 键槽铣刀：专用刀具 角度铣刀：铣削斜面沟槽和角度表面 成形铣刀：加工成形表面
按齿背形式分类
▪ 尖齿铣刀 齿背经铣制而成，用钝后重磨后刀面 加工寿命长，加工质量好，刃磨方便 铲齿铣刀 后刀面铲制而成，用钝后重磨前刀面 端铣刀和成形铣刀为铲齿铣刀
刀齿齿背的重磨形式
15.2 铣刀的几何角度
▪ 只需研究铣刀的一个刀齿，刀齿视为车刀 切削平面：过选定点且切于过渡表面的平面 基面：过选定点包含轴线与切削平面垂直 正交平面 圆柱铣刀：与假定工作平面重合，垂直于轴线 端面铣刀：垂直于主切削刃在该点基面中投影 假定工作平面和背平面：互相垂直且垂直于
铲背量和名义后角
▪ 铲背量K 铣刀转过一个齿尖角时铲刀前进的距离K
半径任意处的后角
规定：新铣刀齿顶处的后角为名义后角
正交平面后角的校验
▪ 正交平面内的后角与名义后角的关系
主偏角越小，后角越小，一般α≥2° 齿顶后角不能过大，否则降低切削刃强度 修改铣刀刃形；斜置工件；斜向铲齿
铲齿铣刀正交平面内的后角
可加工复杂表面，保证尺寸和形状的一性。 成形铣刀可保证尺寸和形状的一致性。 生产效率高，使用方便，应用较广。
成形铣刀分为尖齿和铲齿成形铣刀两种
尖齿铣刀需重磨后刀面，寿命长，加工质量 好，但使用不方便。
铲齿铣刀只磨前刀面，刃磨方便，应用广泛。
成形铣刀
成形铣刀的铲齿
▪ 为设计制造检验方便，成形铣刀常取γ=0° 铣刀的前刀面为轴向平面。 刀齿各轴向面内的廓形均应相同。 为保证刀齿有适当后角，廓形向中心靠近。 刀齿的后刀面是：
进给量 每齿进给量：衡量铣削效率和铣刀性能的指标 每转进给量和进给速度： 背吃刀量：平行于铣刀轴线的切削层尺寸 铣削宽度：垂直于铣刀轴线的切削层尺寸
端铣和周铣时切削厚度的变化图
铣削的切削层参数
▪ 切削厚度 在基面中测量的相邻刀齿主切削刃的距离 切削宽度 在基面中测量的铣刀主切削刃的工作长度 切削面积 单个刀齿切削面积等于厚度和宽度的乘积。 总的面积等于所有刀齿切削面积的和。
铲 齿 成 形 铣 刀
铲齿的过程
▪ 铲刀即平体成形车刀，前角为零。 铲刀的前刀面通过铣刀轴线的水平面。 铲刀切削刃廓形和铣刀轴向廓形相同，凹
向相反。 铲刀的运动：
铣刀毛坯的回转运动 铲刀沿铣刀的径向作直线运动
逆铣和顺铣时力的变化
铣削的特点
▪ 多刃切削：磨损不均，影响加工表面质量 断续切削：冲击较大，易产生裂纹和破损 有切入过程：刀齿磨损加剧，表面质量差 容屑和排屑：开设容屑槽，能顺利排屑
铣削用量的选择
▪ 总的原则：和车削相似： 铣削深度和宽度的选择
余量小于8mm时，一次切除 余量大于8mm时，分两次走刀 铣刀直径和铣削宽度的关系
力的方向向下，宜铣刚性差的工件、打刀
一般情况ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，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。
逆铣和顺铣
铣削方式
端铣法 对 称 铣 削：切入和切出的厚度相同(淬硬钢) 不对称逆铣：切入厚度小切出厚度大(碳钢等) 不对称顺铣：切入厚度大切出厚度小(不锈钢)
各分力和主铣削力的比值
硬质合金铣刀铣削力经验公式
高速钢铣刀铣削力的经验公式
铣削功率
▪ 铣削功率的公式
Fc : 铣削力(N)
vc : 铣削速度 (m / s)
铣床电动机功率的公式
: 机床传动总效率
铣削方式
▪ 周铣法：逆铣和顺铣 逆铣：刀具使用寿命低，加工表面质量差
容易引起振动，不宜铣薄壁工件、打刀 顺铣：刀具使用寿命高，加工表面质量好
基面
圆柱铣刀的几何角度
端铣 刀的 几何 角度
铣刀几何角度的合理选择
▪ 前角 根据材料选择，同车刀前角 为了保证强度，前角角度小于车刀
后角 根据进给量选择，一般取小值
主偏角和副偏角
刃倾角 圆柱铣刀和立铣刀的刃倾角即螺旋角 影响铣刀的工作齿数、平稳性和工作前角
15.3 铣削用量四要素
▪ 铣削速度
齿背曲线
▪ 是刀齿后刀面在垂直于铣刀轴线端平面中的截
线
刀齿的廓形取决于铲刀的刃形 齿背曲线的形状影响后角的大小和重磨
生产中常用阿基米德螺线作为齿背曲线
匀速回转运动和径向匀速直线运动结合 构成阿基米德螺线
成形铣刀的径向铲齿
径向铲齿过程
▪ 铲刀的前刀面安装在铲床的水平中心面内 铣刀回转时，铲刀沿半径作等速前进 铣刀转过δ0，凸轮转过φ0，铲出一个齿背 铣刀继续转过δ1，凸轮转过φ1，铲刀退回 重复上述过程，即可获得成形铣刀
垂直于主运动方向上的力，作用在半径上 引起刀杆弯曲变形，不做功 轴向铣削力
轴向铣削分力作用于主轴方向 与刀齿所受的轴向抗力大小相等方向相反
铣削分力的示意图
水平进给力和垂直进给力
▪ 水平进给力 在进给方向上的分力(纵向进给力)
垂直进给力 在垂直于进给方向上的分力 作用在铣床升降工作台运动方向上
周铣时切削厚度的计算
▪ 周铣时，切削厚度的值：
平均切削厚度为：
端铣时切削厚度的计算
切削厚度
平均切削厚度
▪ 端铣刀
切削面积的计算
圆柱铣刀
切除量和平均面积
单位体积的切除量
▪ 平均切削面积
铣削分力
▪ 主铣削力 主运动方向上的分力，作用在铣刀切线上 消耗机床的主要功率的力
法向铣削力
铣削深度应小于铣刀长度
进给量的选择
▪ 衡量铣削效率的重要指标
粗铣时受切削力限制 半精铣精铣时受表面粗糙度限制 高速钢铣刀，不宜铣削力过大 硬质合金铣刀，进给量取小值
铣削速度的确定
▪ 铣削速度的经验公式
材料和铣刀的系数 铣削速度也可查切削用量手册确定
15.4 成形铣刀的特点和分类
▪ 切削刃的廓形根据工件廓形设计。
第15章 铣削与铣刀
Work hard and make progress everyday.
15.1 铣刀的种类
▪ 按结构形式分类 ▪ 按齿背形式分类
按结构形式分类
按结构形式分类
圆柱铣刀 切削刃呈螺旋状分布在圆柱表面上 端面无切削刃，多用于加工平面
端铣刀 切削刃分布在端面上，多用于立铣床 硬质合金制造，生产效率高
改善铣刀正交后角的措施
铲齿铣刀的结构要素
▪ 铣刀直径的确定
铣刀齿数的确定 后角的选取
结构要素图
尖齿铣刀结构的改进
▪ 加大刀齿的螺旋角度 采用分屑措施 增大容屑空间与刀齿强度 采用硬质合金材料 立铣刀直柄化
分屑铣刀图片
波形刃铣刀
交错切削铣刀
锯片铣刀的改进
硬质合金铣刀
盘形铣刀等其它种类
▪ 槽铣刀：在圆柱面上有刀齿，加工浅槽 两面刃铣刀：用来加工台阶面 三面刃铣刀：刀齿交错排列，用来加工沟槽 锯片铣刀：薄片槽铣刀，用于切断材料或切槽 键槽铣刀：专用刀具 角度铣刀：铣削斜面沟槽和角度表面 成形铣刀：加工成形表面
按齿背形式分类
▪ 尖齿铣刀 齿背经铣制而成，用钝后重磨后刀面 加工寿命长，加工质量好，刃磨方便 铲齿铣刀 后刀面铲制而成，用钝后重磨前刀面 端铣刀和成形铣刀为铲齿铣刀
刀齿齿背的重磨形式
15.2 铣刀的几何角度
▪ 只需研究铣刀的一个刀齿，刀齿视为车刀 切削平面：过选定点且切于过渡表面的平面 基面：过选定点包含轴线与切削平面垂直 正交平面 圆柱铣刀：与假定工作平面重合，垂直于轴线 端面铣刀：垂直于主切削刃在该点基面中投影 假定工作平面和背平面：互相垂直且垂直于
铲背量和名义后角
▪ 铲背量K 铣刀转过一个齿尖角时铲刀前进的距离K
半径任意处的后角
规定：新铣刀齿顶处的后角为名义后角
正交平面后角的校验
▪ 正交平面内的后角与名义后角的关系
主偏角越小，后角越小，一般α≥2° 齿顶后角不能过大，否则降低切削刃强度 修改铣刀刃形；斜置工件；斜向铲齿
铲齿铣刀正交平面内的后角
可加工复杂表面，保证尺寸和形状的一性。 成形铣刀可保证尺寸和形状的一致性。 生产效率高，使用方便，应用较广。
成形铣刀分为尖齿和铲齿成形铣刀两种
尖齿铣刀需重磨后刀面，寿命长，加工质量 好，但使用不方便。
铲齿铣刀只磨前刀面，刃磨方便，应用广泛。
成形铣刀
成形铣刀的铲齿
▪ 为设计制造检验方便，成形铣刀常取γ=0° 铣刀的前刀面为轴向平面。 刀齿各轴向面内的廓形均应相同。 为保证刀齿有适当后角，廓形向中心靠近。 刀齿的后刀面是：
进给量 每齿进给量：衡量铣削效率和铣刀性能的指标 每转进给量和进给速度： 背吃刀量：平行于铣刀轴线的切削层尺寸 铣削宽度：垂直于铣刀轴线的切削层尺寸
端铣和周铣时切削厚度的变化图
铣削的切削层参数
▪ 切削厚度 在基面中测量的相邻刀齿主切削刃的距离 切削宽度 在基面中测量的铣刀主切削刃的工作长度 切削面积 单个刀齿切削面积等于厚度和宽度的乘积。 总的面积等于所有刀齿切削面积的和。