铣削工艺与刀具设计

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
铣削原理与刀具
燕山大学机械工程学院 胡占齐
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
8 铣刀制造过程中的基本问题
单角度铣刀和双角度铣刀 加工容屑槽
对刀方法
对刀方法
对刀方法
9 仿形齿轮铣刀设计与制造
仿形齿轮铣刀的类型 盘形铣刀: 指形铣刀:
齿轮铣刀齿形及样板
齿轮铣刀的分套
同一模数不同齿数 的齿轮齿形不同
4把一套 8把一套 15把一套 24把一套
铣刀号 齿数范围
1 12 ~ 13
(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); 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
(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。
(3) 铣削速度vc的确定
公式法:
Cv D q vc m x y r n (m / min) T fz ap B z
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。 其中的指数和系数查表。
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
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
(2)尖齿铣刀的改进设计


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。
阶梯型刀齿设计
阶梯型铣刀 的切削图形
大型铣刀盘在离心力作用下的应力云图
大型铣刀盘在切削力作用下的应力云图
立装刀片铣刀设计
由于刀片采用切削力夹紧, 夹紧力随切削力的增大而增大, 因此可省去夹紧元件,增大容 屑空间。 由于刀片切向安装,在切 削力方向的硬质合金截面较大, 因而可进行大切深、大走刀量 切削,这种铣刀适用于重型和 中量型的铣削加工。
1
铣刀的种类和用途
铣刀的 种类 特点和 用途
立铣刀的变形
立铣刀的变形
立铣刀的变形
盘铣刀的变形
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
2
铣刀的几何角度
圆柱铣刀的几何角度
端铣刀的几何角度
名 前角

符 γ0





前面与基面间的夹角,在主剖 决定切削刃的锋利程度和强度。 面中测量。 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,在 控制切屑流向,影响切削刃强 切削平面中测量。 度和切削分力的大小。 前面与基面间的夹角,在背平 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。
t an t an p cos f d0 Hb e sin f h t an 2 cos d0 H cos f m 2
sin r cos s sin( br ) cos
(5)端铣刀的改进设计
非均匀分布刀齿设计
为防止工艺系统出 现共振,使切削平稳, 还开发出一种不等分齿 距铣刀。 在铸钢、铸铁件的 大余量粗加工中建议优 先选用不等分齿距的铣 刀。
铣削时切削厚度的变化
铣削时切削层参数的计算(周铣)
ac f z sin aw B ac max f z sin 1 acav f z sin
1
2
铣削时切削层参数的计算(端铣)
ac f z cos sin r aw acav ap sin r
f z ae sin r d 0
对于不同的研究内容,采用不同的分解方法。
铣削力的计算
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 较大的铣削深度ap和铣削宽度ac;其次选择较大的每齿进 给量fz;最后根据所选定的耐用度计算铣削速度vc 。 (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) 对于圆柱铣刀,铣削深度ap应小于铣刀长度,铣削宽度 ac的选择原则与端铣刀铣削深度的选择原则相同。
端铣刀与主轴的连接形式
端铣刀与主轴的连接形式
端铣刀与主轴的连接形式
端铣刀与主轴的连接形式
(4)端铣刀刀槽位置计算
刀具角度=刀片角度+刀槽角度 (图4-31b)
tan p tan o cos r tans sin r tan f tan o sin r tans cos r
M10 M20 M30 M40
合理选择刀片材料 (3)K类合金 用于加工产生短切屑的黑色金属、有色金属及非 金属材料,如铸铁、铝合金、铜合金、塑料、硬 胶木等。分类号及选择原则如下: K01 K10 K20 K30 K40
合理选择刀具角度
铣刀前角的选择
①双负前角:双负前角的铣刀通常均采用方形(或长方形)无后 角的刀片, 铣刀强度高、抗冲击性好,适用于铸钢、铸铁 的粗加工。由于切屑收缩比大,需要较大的切削力,因此要 求机床具有较大功率和较高刚性。由于轴向前角为负值,切 屑不能自动流出,当切削韧性材料时易出现积屑瘤和刀具振 动。 ②双正前角:双正前角铣刀采用有带后角的刀片,这种铣刀楔 角小,具有锋利的切削刃。由于切屑收缩比小,所耗切削功 率较小,切屑成螺旋状排出,不易形成积屑瘤。这种铣刀最 宜用于软材料和不锈钢、耐热钢等材料的切削加工。对于刚 性差(如主轴悬伸较长的镗铣床)、功率小的机床和加工焊接 结构件时,也应优先选用双正前角铣刀。 ③正负前角(轴向正前角、径向负前角):这种铣刀综合了双正 前角和双负前角铣刀的优点,轴向正前角有利于切屑的形成 和排出;径向负前角可提高刀刃强度,改善抗冲击性能。此 种铣刀切削平稳,排屑顺利,金属切除率高,适用于大余量 铣削加工。

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
7 硬质合金端铣刀设计
(1)硬质合金端铣刀的结构
整体式 焊接装配式 可转位端铣刀
(2)刀片的定位与夹紧 定位:六点定位消除六个自由度
实际定位元件
实际定位元件
实际定位元件
夹紧机构
楔块夹紧: 夹紧可靠 刀垫加工要求高
夹紧机构
楔块夹紧: 定位夹紧效果好 结构复杂
夹紧机构
弹性夹紧: 换刀方便 夹紧力小
夹紧机构
上压式夹紧: 结构简单 加工要求高
简化上压式夹紧: 结构简单 加工要求高
弹性挤压夹紧: 结构简单 加工要求高
压孔式夹紧: 结构简单 加工要求高 刀片有后角
夹紧机构
夹紧机构
夹紧机构
wenku.baidu.com
(3)端铣刀与主轴的连接形式
球头铣刀的切削层
铣削 用量
切削层 参数
铣削方式 左:周铣 下:端铣
4 铣刀的切削力
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
2 14 ~ 16
3 17 ~ 20
4 21 ~ 25
5 26 ~ 34
6 35 ~ 54
7 55 ~ 134
8 ≥135
指形铣刀螺旋面的加工
铣刀的铲齿
问题: 铲齿运动 刀具齿形 砂轮直径
铲齿铣刀后角随刃型变化
铲齿铣刀后角过小时的改进措施 a) 修改工件形状 b) 磨出凹槽或副偏角 c)采用斜向铲齿
刃倾角 背前角 (轴向前 角)
λs γp
侧前角 (径向前 角)
γf
前面与基面间的夹角,在假定 决定刀齿的强度和切削力的大 工作平面中测量。 小。
名 称 主偏角
符 kr





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。 副切削平面与假定工作平面 间的夹角,在基面中测量 减小副切削刃、副后面与工件 已加工表面的摩擦,影响表 面粗糙度。
副偏角
kr'
后角
a0
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。
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
法剖面参考系 几何角度
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。
3 铣刀用量和切削层参数
铣刀主偏角的选择
可转位铣刀的主偏角有90°、75、60°、45°等几种。 ①90°主偏角在铣削带凸肩的平面时选用,一般不用于纯平面 加工。该类刀具通用性好(即可加工台阶面,又可加工平面), 在单件、小批量加工中选用。由于该类刀具的进给抗力大, 易振动,因而要求机床具有较大功率和足够的刚性。在加工 带凸肩的平面时,也可选用88°主偏角的铣刀,较之90°主 偏角铣刀,其切削性能有一定改善。 ②60°~75°主偏角适用于平面铣削的粗加工。由于径向切削 力明显减小(特别是60°时),其抗振性有较大改善,切削平 稳、轻快,在平面加工中应优先选用。75°主偏角铣刀为通 用型刀具,适用范围较广;60°主偏角铣刀主要用于镗铣床、 加工中心上的粗铣和半精铣加工。 ③45°主偏角此类铣刀的径向切削力大幅度减小,约等于轴向 切削力,切削载荷分布在较长的切削刃上,具有很好的抗振 性,适用于镗铣床主轴悬伸较长的加工场合。用该类刀具加 工平面时,刀片破损率低,耐用度高;在加工铸铁件时,工 件边缘不易产生崩刃。
10 铣刀的正确使用
铣刀的选择 材料: 结构: 规格: 铣刀的磨钝标准 和安全工作区域
铣刀的刃磨
铣刀角度检测
铣刀角度检测
铣刀角度检测
总结


铣刀的几何角度 铣削的切削参数和切削面积 铣削的切削用量 尖齿铣刀设计 硬质合金端铣刀设计 铣刀的正确使用
谢谢!
合理选择刀片材料
(1)P类合金(包括金属陶瓷) 用于加工产生长切屑的金属材料,如钢、铸钢、 可锻铸铁、不锈钢、耐热钢等。分类号及选择原 则如下: P01 P05 P10 P15 P20 P25 P30 P40 P50
合理选择刀片材料 (2)M类合金 用于加工产生长切屑和短切屑的黑色金属或 有色金属,如钢、铸钢、奥氏体不锈钢、耐热钢、 可锻铸铁、合金铸铁等。分类号及选择原则如下:
铣削用量
(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。 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
相关文档
最新文档