面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則

1、面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則冷工藝研究部冷工藝研究部2015.052015.05目錄：目錄：1.常用各類面銑刀的特點；常用各類面銑刀的特點；2.工藝參數(shù)對切削力的影響；工藝參數(shù)對切削力的影響；3. 階梯面銑刀工作原理介紹；階梯面銑刀工作原理介紹；4.粗加工階梯面銑刀的結(jié)構(gòu)特點介紹；粗加工階梯面銑刀的結(jié)構(gòu)特點介紹；5.粗加工階梯面銑刀的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)想；粗加工階梯面銑刀的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)想；6.刀具設(shè)計思路總結(jié)；刀具設(shè)計思路總結(jié)；7.實際切削情況介紹實際切削情況介紹 面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則面銑刀受力分析及應(yīng)用選型

2、原則1.常用各類面銑刀的特點：常用各類面銑刀的特點：面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則1.1 90度主偏角面銑刀度主偏角面銑刀Kr=90銑刀只用于銑削淺的凸和槽，一般不用作面加工，因為此時基面內(nèi)的切削合力理論上等于銑刀徑向力，振動大。1.2 75度主偏角面銑刀度主偏角面銑刀Kr=75銑刀，銑刀徑向分力比90銑刀減少4%，工作刀刃長度與切削深度比合適 ，主要用于粗加工和半精加工。1.3 60度主偏角面銑刀度主偏角面銑刀Kr=60銑刀，銑刀徑向分力比90銑刀減少14%，另一方面，同樣直徑的銑刀主偏角越小，刀體重量越大，轉(zhuǎn)動慣量大，因此抗振性有較大的改善，打刀頻率比75銑刀低，

3、在切深不變時，主偏角小的銑刀工作主切削刃長，負(fù)載較為分散，刀具壽命提高（與75銑刀相比），主要用于粗加工。1.4 45度主偏角面銑刀度主偏角面銑刀Kr=45銑刀，銑刀徑向分力比90銑刀減少30%，因此抗振性是前三種刀具都無法比的，刀具壽命也高，這種銑刀比較適合工藝系統(tǒng)剛性差的情況。但45度刀盤切深受影響，不適用于大余量零件的切削加工。（國外面銑刀大多為45度主偏角刀盤） 主偏角在30-60度內(nèi)增大，主切削力Fc減小，實驗表明主偏角在60-70度間，主切削力Fc最小，之后隨著角度的增大，主切削力Fc也隨之增大。面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則2.工藝參數(shù)對切削力的影響：工

4、藝參數(shù)對切削力的影響：fZPfzPhDKrbDe 影響切削過程變形和摩擦的因素都影響切削力，其中主要包括：背吃刀量ap與進(jìn)給量f、切削速度Vc。2.1.背吃刀量背吃刀量ap與進(jìn)給量與進(jìn)給量f ap和f增大，使切削力Fc增大，但兩者影響程度是不同的，若f不變，由于ap增加一倍，使切削寬度bD和切削層橫截面積也隨之增大一倍，則由于切削變形和摩擦的影響，使切削力增加一倍；若進(jìn)給量增大一倍，由于摩擦和變形并不成倍增加，因此，切削力增加較少，實驗表明約增加70%80%。面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則 ap和f對切削力Fc的影響規(guī)律用于指導(dǎo)生產(chǎn)實踐具有重要作用，如果相同的切削層面

5、積，切削效率相同，增大進(jìn)給量與增大背吃刀量相比，前者既減小了切削力又節(jié)省了功率的消耗；如果消耗相等的機(jī)床功率，則在表面粗糙度允許的情況下選用更大的進(jìn)給量切削，可切除更多的金屬層，獲得更高的生產(chǎn)效率。2.2切削速度切削速度Vc 切削速度Vc與主切削力Fc的對應(yīng)關(guān)系曲線如下圖示： 加工塑性金屬時，在中速和高速下，切削力一般隨著切削速度的增大而減小（低速19時的現(xiàn)象是由于積屑瘤導(dǎo)致刀具前角增大而造成的）。 加工脆性金屬時（如鑄鐵、鑄銅），因其塑性變形很小，切削速度Vc對切削力沒有顯著影響。面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則3.階梯面銑刀工作原理介紹階梯面銑刀工作原理介紹:3.1

6、分段切削原理分段切削原理 階梯式面銑刀是基于分段切削原理，將銑刀齒分成幾組，每組齒在端面上伸出長度遞減，而在徑向上遞增。如下圖：注：圖中兩刀片階梯銑削與用一刀片銑削比較，在相同切削深度下，階梯銑削所需切削功率較小。 面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則 在相同的金屬切除率情況下，階梯面銑刀比普通的面銑刀切削功率要小，因為切削層的深度減少，厚度增加，單位切削力減少，在切削面積不變的情況下，總切削力大大減小。故適合余量大而機(jī)床功率又不足的平面銑削。同時階梯面銑刀抗振性也好，也適合工藝系統(tǒng)剛性較差的加工環(huán)境。 面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則4.粗加工階梯

7、面銑刀的結(jié)構(gòu)特點介紹粗加工階梯面銑刀的結(jié)構(gòu)特點介紹: 重切削的特點：切削余量大，毛坯狀況惡劣、易硼刃。刀具的設(shè)計要點：減少銑削力，增加切削平穩(wěn)性，刀片的強(qiáng)抗沖擊性4.1刀具幾何參數(shù)的選取：刀具幾何參數(shù)的選?。?.1.1正的軸向前角正的軸向前角（軸向8度、正常0度），使卷屑好，排屑順暢，被加工表面質(zhì)量得到改善，同時抗振性能好；4.1.2負(fù)的徑向前角負(fù)的徑向前角（-12度），減少功率、保護(hù)刀尖（刀尖不直接切入），使刀齒切入時，首先與工件接觸的點遠(yuǎn)離刀尖，因而刃口強(qiáng)度得到增強(qiáng)，這種前角的組合，適宜加工中等強(qiáng)度鋼和鑄鐵，在大余量切削時，更可顯其優(yōu)越性。 面銑刀切入工件時，前面與工件的接觸點可能是S、U

8、區(qū)域范圍內(nèi)的某一點，為了增強(qiáng)刀齒的抗沖擊能力，減少刀齒破損現(xiàn)象，希望開始接觸點在U點而不在S點。fSU面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則pf 機(jī)夾面銑刀每個刀齒安裝在刀體上之前，相當(dāng)于一把車刀。為了獲得所需的切削角度，使刀齒在刀體中徑向傾斜f角、軸向傾斜p角。若已確定刀片的前角、刃傾角和主扁角則可換算出f 和p。 面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則 機(jī)夾面銑刀的前角f 和p有三種組合：正前角型、負(fù)前角型和正負(fù)前角型。1）.正前角型f 和p均為正值，其特點是切削輕快、排屑容易，但切削刃強(qiáng)度差。適合輕加工。（國外刀具大多是這種形式）2）.負(fù)前角型f 和p

9、均為負(fù)值，適用于粗銑鑄鋼和高強(qiáng)度鋼，但銑削時切削力大，功率消耗多，機(jī)床的動力和剛性要足夠。3）.正負(fù)前角型正負(fù)前角型綜合了上述兩類銑刀的優(yōu)點，既保證刀刃具有足夠的耐沖擊性能，又不致使切削力過大4.2刀片采取分組階梯結(jié)構(gòu)排列形式刀片采取分組階梯結(jié)構(gòu)排列形式，主要是為了降低切削功率，滿足在較大切深情況下的快速進(jìn)給，減少走刀次數(shù)。4.3刀具結(jié)構(gòu)刀具結(jié)構(gòu)：采用刀座，定位塊、契壓式，具有結(jié)構(gòu)可靠，保護(hù)刀體，增大容屑空間的作用。4.4刀片無主后角刀片無主后角（切削后角在刀體上形成），目的是保證刃口強(qiáng)度，增加所用刃數(shù)。面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則5.粗加工階梯面銑刀的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)想粗加工階梯面銑刀的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)想:5.1減少軸向錯齒量。減少軸向錯齒量。5.2增大徑向錯齒量。增大徑向錯齒量。5.3改進(jìn)定位塊的弧度尺寸、提高耐磨度、減少摩擦力。改進(jìn)定位塊的弧度尺寸、提高耐磨度、減少摩擦力。5.4進(jìn)一步優(yōu)化刀片材質(zhì)，提高抗沖擊性和耐用度。進(jìn)一步優(yōu)化刀片材質(zhì)，提高抗沖擊性和耐用度。面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則面銑刀受力分析及應(yīng)用選型原則6.刀具設(shè)計思路總結(jié)刀具設(shè)計思路總結(jié):6.1加大進(jìn)給量加大進(jìn)給量而不是單純地加大切削深度來獲取最大的金屬去除率。6.2利用分段切削原理利用分段切削原理，降低切