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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。

铣刀基本知识，铣刀材料的种类

铣刀基本知识，铣刀材料的种类

1铣刀材料的种类及牌号?

1铣刀切削部分材料的基本要求：

1）高硬度和耐磨性：在常温下，切削部分材料必须具备足够的硬度才能切入工件；具有高的耐磨性，刀具才不磨损，延长使用寿命。

2）好的耐热性：刀具在切削过程中会产生大量的热量，尤其是在切削速度较高时，温度会很高，因此，刀具材料应具备好的耐热性，既在高温下仍能保持较高的硬度，有能继续进行切削的性能，这种具有高温硬度的性质，又称为热硬性或红硬性。

3）高的强度和好的韧性：在切削过程中，刀具要承受很大的冲击力，所以刀具材料要具有较高的强度，否则易断裂和损坏。由于铣刀会受到冲击和振动，因此，铣刀材料还应具备好的韧性，才不易崩刃，碎裂。

2铣刀常用材料：

（1）高速工具钢（简称高速钢，锋钢等），分通用和特殊用途高速钢两种。其具有以下特点：

a、合金元素钨、铬、钼、钒的含量较高，淬火硬度可达HRC62—70。在6000C高 温下， 仍能保持较高的硬度。

b、刃口强度和韧性好，抗振性强，能用于制造切削速度一般的刀具，对于钢性较差的机床，采用高速钢铣刀，仍能顺利切削。

c、工艺性能好，锻造、加工和刃磨都比较容易，还可以制造形状较复杂的刀具。

d、与硬质合金材料相比，仍有硬度较低，红硬性和耐磨性较差等缺点。

（2）硬质合金：是金属碳化物、碳化钨、碳化钛和以钴为主的金属粘结剂经粉未冶金工艺制造而成的。其主要特点如下：

能耐高温，在800—10000C左右仍能保持良好的切削性能，切削时可选用比高速钢高4—8倍的切削速度。 常温硬度高，耐磨性好。 抗弯强度低，冲击韧性差，刀刃不易磨的很锋利。

?常用的硬质合金一般可以为三大类:

?① 钨钴类硬质合金（YG）

常用牌号YG3、YG6、YG8，其中数字表示含钴量的百分率，含钴量愈多，韧性愈好，愈耐冲击和振动，但会降低硬度和耐磨性。因此，该合金适用于切削铸铁及有色金属，还可以用来切削冲击性大的毛坯和经淬火的钢件和不锈钢件。

?③ 通用硬质合金

在上述两种硬质合金中加入适量的稀有金属碳化物，如碳化钽和碳化铌等，使其晶粒细化，提高其常温硬度和高温硬度、耐磨性、粘接温度和扛氧华性，能使合金的韧性有所增加，因此，这类硬质合金刀具有较好的综合切削性能和通用性，其牌号有：YW1、YW2和YA6等，由于其价格较贵，主要用于难加工材料，如高强度钢、耐热钢、不锈钢等。

2铣刀的种类及标记

1铣刀的种类：

按铣刀切削部分的材料分：

a、高速钢铣刀：较复杂的刀具用此类

b、硬质合金铣刀：大都是用焊接或机械夹固于刀体

?按铣刀的用途分：

a、加工平面的铣刀：圆柱铣刀、端铣刀等

b、加工沟槽（或阶台）的铣刀：立铣刀、盘形铣刀、锯片铣刀等

c、特形面用的铣刀：成形铣刀等

?按铣刀的构造分：

a. 尖齿铣刀：齿背的截形是直线或折线，制造和刃磨容易，刃口较锋利。

b. 铲齿铣刀：齿背的截形是一条阿基米德螺旋线，这类铣刀刃磨后，只要前角不变，齿形也不变，适宜成形铣刀

2铣刀的标记

（材料一般采用W18Cr4V） 尺寸规格标记：圆柱铣刀、三面刃、锯片铣刀等以外径X宽度X内孔（X角度或圆弧半径），立铣刀和键槽铣刀一般只标注外圆直径。

5铣刀的主要几何参数及作用

1铣刀的各部分名称

① 基面：通过切削刀上任意一点并与该点切削速度垂直的平面

② 切削平面：通过切削刃并与基面垂直的平面

③ 前刀面：切屑流出的平面

④ 后刀面：与加工表面相对的面

2圆柱铣刀的主要几何角度及作用

① 前角γ0：前刀面与基面之间的夹角。 作用是使刀刃锋利，切削时金属变形减小， 切屑容易排出，从而使切削省力；

② 后角α0：后刀面与切削平面之间的夹角。其主要作用是减少后刀面与切削平面之间的磨擦，减小工件的表面粗糙度；

③ 旋角0：螺旋齿刀刃上的切线与铣刀轴线之间的夹角。作用是使刀齿逐步地切入和切离工件，提高切削平稳性。同时，对于圆柱铣刀，还有使切屑从端面顺利流出的作用

3端铣刀的主要几何角度及作用

端铣刀多一个副切削刃，因此除了前角，后角外还有：

① 主偏角Kr：主切削刃与已加工表面的夹角。其变化影响主切削刃参加切削的长度，改变切屑的宽度和厚度

② 副偏角Krˊ：副切削刃与已加工表面的夹角。作用是减少副切削刃和已加工表面的磨擦，并影响副切削刃对已加工表面的修光作用

③ 刃倾角λs：主切削刃与基面之间的夹角。主要起到斜刃切割的作用

金属材料在切削进程中会遭到刀具的揉捏而发生变形。这一物理现象直接影响切削力、切削温度、刀具磨损、已加工表面质量及出产功率。因而有必要对其进行研究，了解其基本规律。（一）切削时的三个变形区以切削塑性金属为例，切削层金属转变为切屑而和母体分离的实质，是工件表层材料在加工进程中，遭到刀具切削刃和前刀面的强烈揉捏，连续发生弹性变形——塑性变形—开裂损坏，使切削金属不断被变成切屑从前刀面流出，如图1-9所示。图1-10为低速切削时的切削层内三个变形区的示意图。

1. 榜首变形区 当刀具前刀面以切削速度vc揉捏切削层时，切削层中的某点沿OA面开端发生剪切滑移，直至其活动方向开端与刀具前刀面平行，不再沿OM面发生滑移，切削层构成切屑沿刀具前刀面流出。从OA面开端发生塑性变形到OM面的剪切滑移基本完成，这一区域称为榜首变形区。榜首变形区的主要特征是沿滑移面的剪切滑移变形以及随之发生的加工硬化。

2. 第二变形区 当剪切滑移构成的切屑在刀具前刀面流出时，切屑底层进一步遭到刀具的揉捏和抵触，使靠近刀具前刀面处的金属再次发生剪切变形，称为第二变形区。

3. 第三变形区 是工件与刀具后刀面接触的区域，遭到刀具刃口和刀具后刀面的揉捏和抵触，构成已加工表面变形，称为第三变形区。这是由于在实践切削中刀具的刃口不可避免地存在钝圆半径rn，使被揉捏层再次遭到刀具后刀面的拉伸、抵触作用，进一步发生塑性变形，使已加工表层变形加剧。（二）切屑形状加工材料性质不同，切削条件不同，切削进程中的变形程度不同。根据切削进程中变形程度的不同，构成4种不同微观形状的切屑，如图1-11所示。

1. 带状切屑 切屑连续成带状，内表面光滑，表面面无明显裂纹，呈微小锯齿形。一般加工塑性金属材料（如低碳钢、铜、铝），选用较大的刀具前角γo，较小的切削层公称厚度hD，较高的切削速度vc时，***易构成这种切屑。构成带状切屑时，切削力不坚定小，切削进程比较平稳，已加工表面粗糙度值较小，但需采取断屑办法，确保正常出产，尤其是主动出产线和主动机床出产。

2. 节状切屑 这种切屑表面面有较深的裂纹，呈较大的锯齿形，内表面有时有裂纹。一般加工塑性较低的金属材料（如黄铜），在刀具前角γo较小，切削层公称厚度hD较大，切削速度vc较低时，或加工碳素钢材料在工艺体系刚性缺少时，易构成这种切屑。构成节状切屑时，切削力不坚定较大，切削进程不态安稳，已加工表面粗糙度值较大。

3. 粒状切屑 又称单元切屑。切削塑性材料时，若整个剪切面上的切应力超过了材料开裂强度，所发生的裂纹贯穿切屑断面时，挤裂呈粒状切屑。选用小前角或负前角，以极低的切削速度和大的切削层公称厚度切削时，易构成这种切屑。构成粒状切屑时，切削力不坚定大，切削进程不平稳，已加工表面粗糙度值大。

4. 崩碎切屑 加工脆硬材料时，切削层通常在弹性变形后未经塑性变形就被挤裂，构成不规则的碎块状的崩碎切屑。工件材料越脆硬，刀具前角越小，切削层公称厚度越大，越易发生崩碎切屑。构成崩碎切屑时，切削力不坚定大，切削进程不平稳，且切削层金属会集在切削刃口碎断，易损坏刀具，已加工表面粗糙度值大。（三）切屑形状在实践出产中，切屑的处理和运送是需求处理的重要问题。影响切屑的处理和运送的主要因素是切屑的形状，因而，还需依照切屑微观的形状进行分类。工件材料、刀具几何参数和切削用量不同，所生成的切屑的形状也会不同。从切屑处理的视点，切屑的形状大体有带状屑、C形屑、崩碎屑、螺卷屑、长紧卷屑、发条状卷屑、浮屠屑及乱屑等，如表1-1所示。由表1-1可见，切削加工的具体条件不同，要求切屑的形状也有所改动。脱离具体条件，孤立地点评某一种切屑形状的好坏是没有实践含义的。表1-2标明切削条件对切屑形状的影响情况。