高速钨钢铣刀品质***无忧

数控铣刀机械加工之平面铣削加工

机械加工之平面铣削加工

铣削加工是指铣刀旋转作主运动，工件或铣刀作给运动的切削加工方法。铣削是平面的主要加工方法之一。铣削时，零件随工作台的运铣刀的旋转是主运动。铣床主要有三种：卧式多功能铣床、立式铣床和龙门铣床等。这些机床可以是普通机床，也可以是数控机床。

铣削的工艺特点：

1.生产效率高：铣刀是典型的多齿刀具。并且参与刀削的切削刃较铣削时有几个刀齿同时参加工作。且无刨削那样的空回行程，切削速度也较高。但加工狭长平面或长直刨削比铣削生产率高。

2.刀齿散热比较好：铣刀刀齿在切离工件的一段时间内，可以得到一定的冷却，散热条件较好，刀具寿命较长。

3.铣削时存在冲击：铣刀各刀齿的切削是断续的，铣削过程中参与切削的刀齿数是变化的，切削厚度也是变化的，因此切削力是变化的，导致切削过程中存在冲击。

4.加工精度：加工精度一般为IT8～IT7，表面粗糙度Ra值为1.6～3.2mm。

端铣与端铣刀：端铣是用排列在铣刀端部的刀齿进行铣削，所用铣刀称为端铣刀。端铣刀的结构型式有整体式和镶齿式。端铣一般在立式铣床上进行。

周铣及圆柱铣刀：周铣是用分布在铣刀圆柱面上的切削刃进行铣削，所用铣刀称为圆柱铣刀，圆柱铣刀也分整体式和镶齿式两种。

顺铣与逆铣：

逆铣每个刀齿的切削层厚度是由零大到多值。刀齿接触工件的初期，不能切入工件，而是在工件表面上挤压、滑行，使刀齿与工件之间的摩擦加大，加速刀具磨损，同时也使表面质量下降。顺铣时，每个刀齿的切削层厚度是由大减小到零。

顺铣：顺铣时，每个刀齿的切削层厚度是由大减小到零。逆铣时，铣削力上抬工件；而顺铣时，铣削力将工件压向工作台，减少了工件振动的可能性，尤其铣削薄而长的工件时，更为有利。

顺铣时忽大忽小的水平分力Ff与工件的进给方向是相同的，工作台进给丝杠与固定螺母之间一般都存在间隙，间隙在进给方向的前方。由于Ff的作用使工件连同工作台和丝杆一起向前窜动，造成进给量突然增大甚至打刀。而逆铣水平分力与进给方向相反，铣削过程中工作台丝杆始终压向螺母，不会引起工件窜动。

逆铣与顺铣的确定：

根据上面分析，当工件表面有硬皮，机床的进给机构有间隙时，应选用逆铣。因为逆铣时，刀齿是从已加工表面切入，不会崩刃；机床进给机构的间隙不会引起振动和爬行，因此粗铣时应尽量采用逆铣。

当工件表面无硬皮，机床进给机构无间隙时，应选用顺铣。因为顺铣加工后，零件表面质量好，刀齿磨损小因此，精铣时，尤其是零件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金时，应尽量采用顺铣。

铣削的主要应用：

铣削主要用来加工平面(包括水平面、垂直面和斜面)、沟槽、成形面和切断等。单件、小批生产中，加工小、中型工件多用升降台式铣床(卧式和立式两种)。加工中、大型工件时可以采用龙门铣床。龙门铣床与龙门刨床相似，有3～4个可同时工作的铣头，生产率高，广泛用于成批和大量生产中。在单件小批生产中，有些盘状成形零件，也可以用立铣刀在立式铣床上加工。

细长轴多角位键槽加工夹具设计

细长轴多角位键槽加工夹具设计

在产品加工过程中，经常会遇到一些细长轴类零件，根据设计要求加工多个键槽，这些键槽尺寸、几何公差要求较严，各键槽间、键槽与***基准孔间有着较严的角位要求，用普通的划线方法难以保证。同时细长轴类零件刚性差，装夹后零件易变形，装夹困难， 在分度头上无法装夹，由于分度头也存在一定的***及传动间隙，对于一些精度较高的零件，难以保证加工要求。通常此类零件加工需要在一些专用数控机床上加工，在批量不大的情况下，专门购买设备加工会使加工成本提高，经济效益降低。为此，通过设计应用专用夹具，可在普通铣床上实现此类零件的加工，降低制造成本，提高经济效益。

零件技术难点分析

以某柴油机凸轮轴为例，该零件总长为2 452mm，直径为125m5， 长径比达到19.6，属细长轴类零件。零件要求在外圆上加工6个键槽，键槽宽度尺寸为32p9，键槽间存在一定夹角，各键槽间角度偏差要求不大于±15′，并与装配基准孔φ 10H7的角度偏差不大于±15′，相对于凸轮轴外圆的对称度不大于0.03mm。其结构简图如图1所示。

图1　某柴油机凸轮轴结构简图

由以上结构分析可知该零件键槽加工过程中存在以下技术难点：①键槽间的角度偏差±15′及与装配基准孔φ 10H7的角度偏差不大于±15′要求较高，利用一般的对线、分度头等加工方法难以保证。②键槽相对于凸轮轴外圆的对称度不大于0.03mm，由于零件属细长轴，刚性装夹过程存在装夹变形，难以保证。

通过进行结构分析和加工工艺方案研究，结合加工设备的具体结构，设计了角位分度夹具、零件***夹具和对刀块等夹具，保证了零件的技术要求。

夹具设计

角位分度夹具。为了保证零件键槽间及与装配基准孔φ 10H7的角度偏差，设计的角位分度夹具，结构如图2所示。该工装通过菱形***销，以零件的一端***凸台及装配基准孔φ 10H7为基准***，根据零件的角度，设计了铣键槽的六方分度盘，分度盘各六方面间角度为60°±2′，在加工零件键槽过程中，通过螺栓、垫圈和螺母将零件与六方分度盘紧固在一起，机床主轴始终保持水平不动，通过旋转找正六方分度盘上的六个平面在水平方向跳度不大于0.03mm，保证零件的旋转***，从而保证各键槽间的角度公差要求。

图2　角位分度夹具

1.六方分度盘 2.螺栓 3.垫圈 4.螺母 5.菱形***销

***夹具（见图3）。由于该零件为细长轴，刚性较差，零件由于自重易发生自然弯曲，影响键槽加工精度。为此设计了V形块来解决该问题。在零件加工过程中根据零件长度选择合理的V形块的数量，加工时通过找正样棒，先将V形块中心找正在一条直线上，使各V形块中心偏差不大于0.015mm，找正后压紧V形块。然后再将零件装夹到V形块上，通过压板压紧零件，实现零件的装夹。

图3　***夹具

1.压板 2.样棒 3.V形块

铣键槽对刀块（见图4）。在零件加工过程中，为了提高加工效率，降低加工难度，设计了铣键槽对刀块，保证键槽的对称度要求。加工过程中将两个铰接在一起的V形块装夹在零件外圆上，找平对刀面后，将键槽铣刀装入主轴，通过塞尺校验，保证键槽铣刀中心与对刀槽中心重合偏差不大于0.01mm，从而保证加工出的键槽对称度偏差满足设计要求。

图4　铣键槽对刀块

加工方法

在加工过程中，首先找正***夹具的各V形块中心，偏差不大于0.015mm。压紧V形块后，装夹零件，检查零件侧母线，确保零件未发生弯曲变形。利用铣键槽对刀块调整机床主轴使之与φ 125m5外圆轴线同心。然后将分度夹具装夹在零件法兰盘端，并用零件的φ 65h6及φ 10H7销孔***， 找平六方分度盘上的平面，要求100mm内跳动差不大于0.05mm，压紧零件后铣键槽（见图1，6个键槽自左至右依次排序①～⑥）①、②，松开零件，工件旋转60°，找平六方分度盘，压紧零件，对正机床主轴与零件主轴后，铣键槽④，随后按以上步骤依次加工键槽③⑤⑥。按以上加工步骤加工完零件后，经过检验零件完全满足设计要求。

结语

通过设计、应用专用的工装夹具，可在普通键槽铣床上实现大型细长轴零件多角位键槽的***精密加工，在保证零件加工精度的前提下，节约生产成本，提高加工效率。应用前景较好，可***推广。

超实用的刀具涂层的深度解析，看完选刀无忧！

超实用的刀具涂层的深度解析，看完选刀无忧！

金属切削加工有必要满意对出产率和加工速度不断进步的要求。加工时产生的冲突、工件和刀具的磨损是构成出产率丢失的主要要素。根据德国冲突学会的陈述，在工业化***，每年仅由冲突和磨损构成的丢失就占到社会出产总值的大约5%。

刀具涂层能够改善刀具的冲突和磨损功能，因而在切削加工中必不可少。多年来，外表处理技能提供商一直在开发定制化的涂层解决计划，以进步刀具的耐磨性、加工功率和使用寿数。独特的挑战来自于对以下四个要素的重视与优化：①刀具外表的涂前和涂后处理；②涂层资料；③涂层结构；④涂层刀具综合加工技能。

图1 切削加工的成功取决于刀具、涂层、资料等各种要素之间相互效果的优化

刀具磨损来源

在切削过程中，一些磨损机理发作在刀具与工件资料的接触区。例如，切屑与切削外表之间的粘结磨损、工件资猜中的硬质点对刀具的磨料磨损，以及冲突化学反应（由机械效果和高温引起的资料化学反应）引起的磨损。因为这些冲突应力会减小刀具的切削力和缩段刀具的使用寿数，因而它们主要影响刀具的加工功率。

外表涂层能够减小冲突力的影响，一同，刀具基体资料可对涂层起到支撑效果，并吸收机械应力。冲突系统功能的改善除了能够进步出产率以外，还能节约资料和下降能源消耗。

图2 涂层刀具

涂层对下降加工本钱的效果

在出产周期中，刀具的使用寿数是一个重要的本钱要素。除了其他含义以外，可将刀具寿数理解为机床在需求维护之前能够不间断加工的时常。刀具寿数越长，因出产中断而产生的本钱就越低，机床的维护工作也越少。

即便在切削温度很高的情况下，使用涂层也能够延伸刀具的使用寿数，然后大大下降加工本钱。此外，刀具涂层还能够削减对润滑液的需求。这不但能够下降物料本钱，并且还有助于保护环境。

图3 即便在高速切削淬硬钢时，涂层铣刀的使用寿数也能大幅进步

涂层前和涂层后处理对出产率的影响

在现代切削加工中，刀具要承受高压（＞2GPa）、高温和不断循环的热应力。在刀具涂层之前和涂层以后，有必要对其进行相应的工艺处理。

在刀具涂层之前，可选用各种预处理方法使刀具为随后的涂层工艺做好准备，一同明显进步涂层的附着力。经过与涂层的一同效果，对刀具切削刃的制备也能进步切削速度和进给率，并延伸刀具的使用寿数。

涂层后处理（刃口制备、外表处理和结构化处理）对刀具的优化也起着决定性效果，特别能够避免经过构成积屑瘤（工件资料粘结到刀具切削刃上）而可能构成的前期磨损。

图4 PVD涂层炉内部一瞥

涂层考虑要素与挑选

对涂层功能的要求可能迥然不同。在切削时刃口温度很高的加工条件下，涂层的耐热磨损功能就变得极其重要。人们希望，现代涂层还应具有以下特性：优异的高温功能、抗痒化功能、高硬度（即便在高温条件下），以及经过纳米结构层规划而具有的微观韧性（塑性）。

对***刀具而言，优化的涂层粘附性和合理散布的剩余应力是两个决定性要素。首要，需求考虑基体资料与涂层资料的相互效果。其次，涂层资料与被加工资料之间应具有尽可能小的亲和性。经过选用适当的刀具几何形状和对涂层进行抛光的方法，能够明显下降涂层与工件发作粘结的可能性。

铝基涂层（如AlTiN）是切削加工行业常用的刀具涂层。在切削高温效果下，这些铝基涂层能够构成薄而细密的氧化铝层，而氧化铝层在加工中能够不断自我更新，并保护涂层和其下的基体资料不被氧化侵蚀。

经过改变铝含量和涂层结构，能够调整涂层的硬度和抗痒化功能。例如，经过增加铝含量，选用纳米结构或微合金化（即与低含量元素合金化），就能够改善涂层的抗痒化功能。

除了涂层资料的化学成分以外，涂层结构的改变也会明显改变涂层的功能。不同的刀具功能取决于涂层微观结构中各种元素的散布情况。

图5 经过改变各层涂层中不同元素的散布情况，能够调整涂层功能（如各层硬度、资料相的稳定性和冲突特性）

如今，可将几种具有不同化学成分的单一涂层组合成复合涂层，以取得所需的功能。这种趋势往后还将不断发展——特别是经过新的涂层系统与涂层工艺，如将三种高离子化涂层工艺组合到一同的HI3电弧蒸腾与溅射混合涂层技能。

作为一种全能型涂层，钛硅基（TiSi）涂层能够提供优异的加工功能。此类涂层既可用于加工具有不同碳化物含量的高硬度钢（芯部硬度高达HRC65），也能用于加工中等硬度钢（芯部硬度HR***0）。为了习惯不同的加工用途，可对涂层结构的规划进行相应调整。因而，钛硅基涂层刀具可用于切削加工从高合金钢、低合金钢到淬硬钢和钛合金的各种工件资料。在平面工件（硬度为HR***4）上进行的高光洁度切削实验标明，涂层刀具可使刀具寿数进步近两倍，加工外表粗糙度减小10倍左右。

钛硅基涂层可蕞大极限地削减后续的外表抛光处理。此类涂层将有望应用于切削速度高、刃口温度高、金属去除率高的加工中。

关于其他一些PVD涂层（特别是微合金化涂层），涂层公司也与加工企业密切合作，研讨开发各种优化的外表处理计划。因而，在加工功率、刀具使用、加工质量，以及资料、涂层与加工之间的相互效果等方面，都可能取得很大的改善，并得到实际应用。经过与***涂层同伴合作，用户就能够在刀具的整个生命周期中进步其使用功率。