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铣刀选择的通用原则

铣刀选择的通用原则

1．铣刀的选择流程 一般考虑以下几个方面进行选择（见图1）：

(1)零件形状（考虑加工型面）：加工型面一般可为平面、深型、腔槽、螺纹等，不同加工型面使用的刀具不同，例如圆角铣刀可铣削凸曲面，但不能铣削凹曲面。

(2)材料：考虑其切削加工性、切屑成形、硬度、含有的合金元素等方面。刀具生产厂家一般将材料分为钢、不锈钢、铸铁、有色金属、高温合金、钛合金、硬质材料。

(3)加工条件：加工条件包括机床夹具工件系统稳定性刀柄装夹情况等。

(4)机床一夹具一工件系统稳定性：这需要了解机床的可用功率、主轴类型和规格、机床已使用的年限等，并且要结合刀柄长悬伸量及其轴向／径向跳动情况。

(5)加工类别及子类别：这包含方肩铣削、平面铣削、仿形铣削等需要结合刀具的特点应

用进行选刀。

2．铣刀几何角度的选择

(1)前角的选择。铣刀的前角应根据刀具和工件的材料确定。铣削时常有冲击，故应保证切削刃有较高的强度。一般情况下铣刀前角小于车刀切削前角；高速钢比硬质合金刀具要大；另外，在铣削塑性材料时，由于切削变形较大，应取较大的前角；铣削脆性材料时，前角应小些；在加工强度大、硬度高的材料时，还可采用负前角。前角的具体数值如表1所示。

(2)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。这使刀齿可以逐渐的切入和切出工件，提高铣削的平稳性。增大β，可以使实际前角增大，切削刃锋利，同时也使切屑易于排出。对于铣削宽度较窄的铣刀，增大螺旋角β的意义不大，故一般取β=0或较小的值。螺旋角卢的具体数值如表2所示。

(3)主偏角与副偏角的选择。面铣刀主偏角的作用及其对铣削过程的影响，与车刀主偏角在车削中的作用和影响相同。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，主偏角选择如表3所示。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°。

整体硬质合金立铣刀及其应用

　　如果一个用户有一把可转位刀片式铣刀和一把整体硬质合金立铣刀（以下简称“整硬铣刀”）可供选择，他通常会问一个基本的问题：哪种刀具性能更好？它们在哪些加工领域更具优势？这与其说是一个孰优孰劣的问题，不如说是一个各擅胜场的问题。我们必须了解特定类型的刀具有哪些不同的性能特点，以及为了获得良好的加工效果，应该如何合理使用它们。

　　刀片式铣刀在许多方面都与整硬铣刀大相径庭。整硬铣刀采用了与刀片铣刀不同的基体材料和涂层类型，从而使这两类铣刀表现出明显的性能差异。如果在某种特定加工中，其中一类刀具的某些性能变得更为重要，那么或许此类刀具就更适合这种加工。

　　一般来说，与传统的刀片铣刀相比，整硬铣刀的加工精度要高得多。不过，这一事实只适用于刀具在切削加工中的表现。这两种刀具可能具有相同的尺寸精度等级，但由于整体硬质合金材料的刚性远远高于安装刀片的钢制刀柄，加工时在切削力作用下不易发生挠曲变形，因此能获得更高的加工精度。

　　需要牢记的另一个重要事实是刀具的接触弧长，一种特定刀具与被加工零件接触的圆周长度，它与切削时产生的热量以及被刀具、工件和切屑吸收的热量直接相关。整硬铣刀与钢制刀柄铣刀处理切削热的特点截然不同，这也会反映在切削策略的选择上。

　　为了更***地进行对比，还必须考虑刀具的直径尺寸。在直径小于10mm的小直径铣刀范畴，很少能见到刀片式铣刀的踪影，显然，整硬铣刀是当然之选。而在与之相对应的大直径铣刀领域，由于经济性的原因，整硬铣刀却并非明智的选择。直径尺寸10－25mm左右的中等规格铣刀则是多种铣刀类型交迭共存的区域（见图1）。在此范围内，被加工形状的复杂性、可达性以及加工精度要求成为选择刀具的初始依据。

图1 整硬铣刀和刀片铣刀的加工领域

整硬铣刀的基体材料

　　整硬铣刀的加工性能在很大程度上取决于所用硬质合金基体材料的类型。基体材料之所以至关重要，是因为它必须支撑刀具的切削刃，必须承受很大的切削力，而且必须防止任何形式的刀具破损。

　　为了确保铣刀具有足够的韧性，并能提供良好的动态抗力，整硬铣刀通常采用微细晶粒硬质合金作为基体材料（见图2）。这种基体具有更高的硬度和更好的刃口锋利性，同时还能保持良好的韧性。但是，与常规粒度的硬质合金基体相比，微细晶粒硬质合金的导热性（将热量从切削区带走的能力）相对较差。这就意味着，刀具切削时产生的热量往往会驻留在刀具表面。因此，整硬铣刀的切削刃必须能够承受这种切削热，并控制接触弧长，这是选择整硬铣刀时始终需要考虑的一个重要条件。

图2 硬质合金晶粒尺寸的影响和功能性

整硬铣刀的涂层和切削刃制备

　　为了提高刀具耐磨性，并将产生热量的切削区与刀具基体隔离开（切削热在基体中的积聚可能会缩段刀具寿命），整硬铣刀通常都要采用涂层。此外，由于整硬铣刀的切削刃比较锋利，因此，刀具基体与涂层之间具有恰当的附着力也至关重要（见图3）。尤其对于直径较小的整硬铣刀来说，切削刃锋利度是刀具加工性能的一项关键要素。

图3 涂层对刃口锋利度的影响

　　理想的整硬铣刀切削刃应具有尽可能高的硬度，以及可将崩刃风险降至蕞低的适当锋利度。通过合理的切削刃制备，可以部分实现这一目标。一般来说，根据要求达到的加工质量和刀具寿命水平，不同的整硬铣刀可以采用不同的切削刃制备型式、刃口形状和锋利度。

　　切削刃是刀具的前刀面和后刀面相交形成的交线，通过刃磨前刀面和后刀面，可以获得锋利的切削刃。如果直接在锋利的切削刃上沉积PVD涂层，涂层内部会产生很高的应力。由于这种高内应力的影响，涂层在切削时容易***和剥落，从而缩小刀具寿命。涂层的质量和有效性取决于其在切削过程中承受和/或减小磨损率的能力。为了使涂层能更牢固地附着于切削刃上，并防止切削刃发生破损，有必要对切削刃进行强化（钝化）处理（见图4）。换句话说，为了确保加工稳定性和实现涂层功能，必须牺牲一部分刃口锋利度，而这反过来又会增加刀具寿命。

图4 锋利的切削刃（上）和经过钝化的切削刃（下）

　　甚至可以说，切削刃制备对整硬铣刀的重要性超过了基体类型和涂层技术。从逻辑上讲，这对整硬铣刀的重磨有很大的影响。刀具重磨后，如果不对其刃口重新进行钝化处理，使其***到初始状态，就无法充分发挥修复刀具的全部潜力。因此，考虑到整硬铣刀不菲的初始成本，由原来的刀具制造商及其具有资质的服务中心来从事刀具重磨业务至关重要。

整硬铣刀的加工策略

　　根据整硬铣刀的尺寸大小和几何形状，可将其划分为几个大类，并按不同的加工范围再细分为许多专门的小类。在不同的刀具应用领域，刀槽几何形状、刀尖角、前角和后角、螺旋角等设计特点都发挥着重要作用，并将各类整硬铣刀明确地区分开来。这种分类对于整硬铣刀和加工策略的选择具有指导作用。

　　那么，选择哪种加工策略好呢？这要取决于总的加工目标：你的主要目的是蕞大限度地提高生产率和零件产量，还是尽可能降低刀具成本和简化刀具种类？此外，这也取决于被加工零件及与之相关的各种要素：刀具是用于切槽，还是用于侧铣，或者两种加工兼而有之？

　　需要考虑的***后（但并非***不重要）一个问题是约束条件，例如：机床的潜在加工能力有多大？工件的夹持刚性如何？这些要素可能会成为限制因素，使你无法采用一些更***的加工策略，或无法使用一些更***的专用整硬铣刀。

　　整硬铣刀的正确选择取决于多种因素，***重要的是采用正确的加工策略。实际上，在大多数情况下，许多制约因素都无法改变：加工机床、CAM系统以及被加工零件的材料、尺寸、公差、形状等都是给定的常量。不过，在现有加工系统框架内，仍然可以通过制定正确的加工策略和采用多种方法来影响加工结果，还可以根据加工总目标，通过改变进给率、切削速度和切削深度，对切削条件进行优化调整。

　　根据选定的主攻方向和技术策略，就可以合理选择整硬铣刀。显而易见，有两种可能的选刀方式：①按加工性能选刀，即根据加工类型（如侧铣、铣槽或三维成形铣削），选择用途单一的专用型铣刀，以获得很好性能；②按使用范围选刀，即选择种类较少，但适用范围更广的通用型铣刀。无论采用何种选刀方式，用户都需要在现有整硬铣刀品种规格中进一步缩小选择范围。

专用铣刀与通用铣刀

　　目前有5种不同类型的整硬铣刀可用于各种金属材料的常规加工（见图5）。其中，地一类刀具为一代整硬铣刀，其历史可追溯到小型立铣刀主要采用高速钢制造的年代，现在已落后过时。在20世纪70年代后期，小型立铣刀的基本材质开始由高速钢转换为硬质合金，但其典型的几何特征仍然沿用高速钢立铣刀的设计，这些设计比较适合当时的加工任务。如今，此类刀具无论是售价还是性能，都处于整硬铣刀市场的低端。

差速器直锥齿轮机加工工艺

差速器直锥齿轮机加工工艺

一、锥齿轮作业原理和磨损原因直齿锥齿轮因具有传动平稳、功率高、承载能力强及齿形简单完成净成形等优点，已在交通、风电及装备制造业等基础产业、很多领域内得到广泛应用。

轿车、农机和装载机后桥中的差速器齿轮因长期处于重载、冲击等复杂多变的工况环境，若能在净成形锥齿锻坯精度的前提下，对机加工工艺进行充沛证明、优化，使得加工进程中的***基准、检测基准及装置基准有机一致，确保其形位公役在一定范围内能够安稳操控，可有用进步机加工的功率和精度，进而进步锥齿轮的使用寿命，降低噪声，进步传动平稳性，具有非常重要的现实意义。

一般轿车差速器一般由四个行星齿轮、十字轴、两个差速器半壳、两个半轴齿轮及球面垫片、半轴齿轮垫片等相关附件组成（见图1）。

图　1

差速器壳体和行星齿轮十字轴连成一体，构成行星架。当轿车在平坦路面直线行进时，四个行星齿轮随同行星架绕两半轴齿轮轴线公转，此刻行星、半轴齿轮处于相对静止状况。

当轿车转弯行进时，必须习惯转弯进程中外侧驱动轮行程大于内侧驱动轮行程的需求，两轮子滚动的角速度就有差异，四个行星齿轮除随同行星架绕两半轴齿轮轴线公转外，还各自绕本身的轴自转，此刻行星、半轴齿轮的锥齿开始啮合传动，相啮合的单齿受力并传递扭矩。

整个进程中跟着各单齿受力巨细不同（该力又可分解为齿轮齿面的圆周力和轴向力），各齿轮均产生不同程度违背锥心的趋势，使得各行星、半轴齿轮分别压紧球面垫片和半轴垫片，两种垫片跟着齿轮的旋转会同速或不同速地滚动，此刻垫片就会与齿轮接触面和壳面子产生摩擦，久而久之，垫片就会呈现不同程度的磨损。

若齿轮以锥齿为基准检测的半轴齿轮装置面、行星齿轮的球面和内孔的形位公役超差严峻，整套齿轮在差速作业状况下，就会对两种垫片产生交替无序的载荷，愈加快了各垫片的无规律磨损。

整个差速器中的各零件，垫片本身就是易损件，但终端客户的轿车在行进进程中，并不注重易损件的定期检查和更换，导致因垫片磨损，使齿轮在需求正常啮合处于作业状况时不能正常啮合传动，六个齿轮的锥心会呈现不同程度的违背，使齿轮的各单齿接触区严峻违背整个齿形中部而偏向齿顶和小端，跟着此状况的加剧（有些垫片厚度会磨损一半或呈现楔形），愈加剧了壳面子和轮齿面的的磨损，齿轮面就会呈现点蚀、脱落或拉伤，更严峻的会呈现掉块或碎齿，形成齿轮损坏。

从以上差速器齿轮的作业原理和损坏原因描绘，不难认识到差速器齿轮在机加工进程中操控各形位公役的重要性。

二、行星齿轮加工工艺剖析与改善

现在差速器行星齿轮机加工工艺流程大致为以下两种：

①合格的精锻件毛坯→冷切边→抛丸→钻孔→车内孔→车球面、背锥→热处理→磨内孔→磨球面。

工艺流程①的首要工序如图2所示。

图　2

钻孔--车内孔--车球面、背锥--磨内孔--磨球面

②合格的精锻件毛坯→抛丸→车背锥→冷切边钻孔，车内孔、球面→热处理→精车内孔、球面。

工艺流程②中的首要工序如图3所示。

图 3

车背锥--钻孔，车内孔、球面--车内孔、球面

比照以上两种行星齿轮的热前、热后加工工艺不难看出，工艺流程①中工序较多，***基准在齿形与内孔间偶有转化或呈现过***现象，导致机加工进程占用设备多、投入人力多以及半成品屡次装夹，质量不易操控，且终究精加工进程中因呈现过***现象，导致形位公役超差严峻。

而工艺流程②中工序较少，个别工序兼并一次装夹切削成形，且一直以净成形的齿形为***基准，并且热处理后精加工时，行星齿轮以齿形***，压紧背锥，将内孔和球面一次精车成形，这样使得以内孔为基准，检测球面跳动时极易操控在0.03mm以内。这样在确保锻造工序锥齿齿形精度及热处理后精加工齿形***体精度、找正晶确前提下，加工内孔、球面至尺度后，以内孔为基准检测锥齿齿圈跳动，可安稳地操控在0.04mm以内。

这样结合前述行星齿轮在差速器总成内的装置状况，及无论是其行星架绕半轴齿轮轴线公转，或行星齿在半轴齿轮外力作用下绕其本身轴线自转，均能传动平稳，噪声较小，也排除了球面垫片、壳体内球面SR的非正常磨损，进步了齿轮的使用寿命。

三、半轴齿轮加工工艺剖析与改善

现在差速器半轴齿轮机加工工艺流程大致也有以下两种：

①格的精锻件毛坯→冷切边→抛丸→钻孔→车小端面、内孔→车外圆、装置面、背锥→拉削内花键→热处理→磨削外圆、装置面。

工艺流程①中的首要工序如图4所示。

图　4

钻孔--车小端面、内孔--车外圆、装置面、背锥--磨削外圆、装置面

②合格的精锻件毛坯→抛丸→车小端面、外圆、装置面、背锥→冷切边→钻孔、车内孔→拉削内花键→热处理→磨削外圆、装置面。

工艺流程②中的首要工序如图5所示。

图　5

车小端面、外圆、装置面、背锥--钻孔、车内孔--磨削外圆、装置面

比照以上两种半轴齿轮的热前、热后加工工艺能够看出，工艺流程①中热前工序较多，导致加工进程占用设备多、投入人力多，质量不易操控。

而两个工艺流程中的热后精加工工序，从字面上看没有任何区别，但从工序图中能够看出，两者的底子区别在于加工时的***基准不同。

工艺流程①是以内花键键侧***磨削加工的，执行该工艺的厂家，仅是为了满足图样要求及投合车桥厂家机械地按图验收的应付行为，是没有从差速器的作业原理、齿轮的作业状况及传递力和扭矩的状况仔细剖析而采纳的短期行为。半轴齿轮的内花键是与轿车半轴的外花键相配的，属空隙合作，仅传递左右两车轮转弯行进时而形成的两根轿车半轴自转角速度不同而产生的扭矩。

如果按照用户的图样机械地照抄照搬，为了应付以内花键为基准，检测装置端面、外圆的端、径向跳动，势必会因内花键的花键变形（鉴于国内现在的原材料、淬火油及淬火工艺现状，热处理花键变形很难像国外一样得到有用而安稳的操控）而削弱对齿圈跳动的操控。

别的，以内花键***胀紧的热后加工方式，常常会因内花键变形巨细不一、形状无规则，使花键孔呈现的锥度、椭圆度不同而导致件件齿轮在锥度花键轴上的轴向方位不一，由此而磨削出来的齿轮装置面高低也会呈现散差较大的现象，从而导致磨削加工出的同批次半轴齿轮装置距尺度极不安稳，而使装置出的差速器总成半轴齿轮的轴向空隙不安稳，经常呈现滚动进程中的点卡现象及空隙较大，使流水线上的装置工人频频更换调整垫片，影响装置功率。或因装置忽略时，没有发现空隙过大，会形成差速器滚动异响，导致终究拆解总成。

而工艺流程②中，是以齿形***、压紧小端面，磨削装置面和外圆的，装置面相关于外圆轴颈的笔直度或端面跳动极易确保，一起以外圆、装置面为基准，反测锥齿齿形的齿圈跳动，也较简单地操控在0.08mm以内，这样就很好地确保了锥齿轮外圆、装置面、齿形等形位公役的特殊特性，一起也与齿轮终究归纳检测时的检测基准达到了一致，即以半轴齿轮的外圆和装置面为基准，以行星齿轮的内孔和球面为基准，在锥齿轮专用归纳检测仪上检查以上对滚，检测一对齿轮的装置距变动范围、侧隙巨细、齿面接触区巨细及方位等，类似于在差速器壳体内装置、检测、作业状况的真实再现。

这样就基本完成了差速器锥齿轮加工进程中的***基准、检测基准与装置基准或作业基准的高度一致，有利于进步齿轮的加工精度，避免基准转化形成的精度丢失，从而进步齿轮的使用寿命。