《機(jī)械制造工藝》課件-第20次課 板類零件刀具的選擇

板類零件的加工刀具選擇專業(yè)課程/項(xiàng)目化課程機(jī)械制造工藝01銑刀的基礎(chǔ)知識(shí)3（1）銑刀剛性要好

一是為提高生產(chǎn)效率而采用大切削用量的需要；二是為適應(yīng)數(shù)控銑床加工過(guò)程中難以調(diào)整切削用量的特點(diǎn)。一、銑削刀具的基本要求（2）銑刀的耐用度要高

尤其是當(dāng)一把銑刀加工的內(nèi)容很多時(shí)，如刀具不耐用而磨損較快，就會(huì)影響工件的表面質(zhì)量與加工精度，而且會(huì)增加換刀引起的調(diào)刀與對(duì)刀次數(shù)，也會(huì)使工作表面留下因?qū)Φ墩`差而形成的接刀臺(tái)階，降低了工件的表面質(zhì)量。除上述兩點(diǎn)之外，銑刀切削刃的幾何角度參數(shù)的選擇及排屑性能等也非常重要，切屑粘刀形成積屑瘤在數(shù)控銑削中是十分忌諱的。4二、銑刀的種類（1）（端）面銑刀（2）立銑刀（3）模具銑刀（4）鍵槽銑刀（5）鼓形銑刀（6）成形銑刀（角度銑刀）5（1）（端）面銑刀面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為副切削刃。由于面銑刀的直徑一般較大，為450～500mm，故常制成套式鑲齒結(jié)構(gòu)，即將刀齒和刀體分開，刀齒為高速鋼或硬質(zhì)合金，刀體采用40Cr制作，可長(zhǎng)期使用。高速鋼面銑刀按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，直徑d=80～250mm，螺旋角β=100，刀齒數(shù)z=10～26。硬質(zhì)合金面銑刀與高速鋼銑刀相比，銑削速度較高，加工效率高，加工表面質(zhì)量也較好，并可加工帶有硬皮和淬硬層的工件，故得到廣泛應(yīng)用。硬質(zhì)合金面銑刀按刀片和刀齒的安裝方式不同，可分為整體焊接式、機(jī)夾一焊接式和可轉(zhuǎn)位式三種（見圖2-30）。（a

（b）（c）圖2-30硬質(zhì)合金面銑刀（a)整體焊接式（b）機(jī)夾一焊接式（c）可轉(zhuǎn)位式6表2-11可轉(zhuǎn)位面銑刀直徑與齒數(shù)的關(guān)系

7（2）立銑刀立銑刀是數(shù)控銑床上用得最多的一種刀具，主要有高速鋼立銑刀和硬質(zhì)合金立銑刀兩種類型，其結(jié)構(gòu)如圖2-31所示。立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃，它們可同時(shí)進(jìn)行切削，也可單獨(dú)進(jìn)行切削，主要用于加工凸輪、臺(tái)階面、凹槽和箱口面。

立銑刀圓柱表面的切削刃為主切削刃，端面上的切削刃為副切削刃。主切削刃一般為螺旋齒，這樣可以增加切削平穩(wěn)性，提高加工精度。由于普通立銑刀端面中心處無(wú)切削刃，所以立銑刀不能作大切深的軸向進(jìn)給，端面刃主要用來(lái)加工與側(cè)面相垂直的底平面。為了能加工較深的溝槽，并保證有足夠的備磨量，立銑刀的軸向長(zhǎng)度一般較長(zhǎng)。為了改善切屑卷曲情況，增大容屑空間，防止切屑堵塞，刀齒數(shù)比較少，容屑槽圓弧半徑則較大。一般粗齒立銑刀齒數(shù)z=3～4，細(xì)齒立銑刀齒數(shù)z=5～8，套式結(jié)構(gòu)z=10～20。容屑槽圓弧半徑r=2～5mm。圖2-31立銑刀(a）硬質(zhì)合金立銑刀(b）高速鋼立銑刀8（3）模具銑刀模具銑刀由立銑刀發(fā)展而成，可分為圓錐形立銑刀、圓柱形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種，其柄部有直柄。削平型直柄和莫氏錐柄。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是球頭或端面上布滿了切削刃，圓周刃與球頭刃圓弧連接，可以作徑向和軸向進(jìn)給。銑刀工作部分用高速鋼或硬質(zhì)合金制造。圖2-32所示為高速鋼制造的模具銑刀，圖2-33所示為用硬質(zhì)合金制造的模具銑刀。小規(guī)格的硬質(zhì)合金模具銑刀多制成整體結(jié)構(gòu)，16mm以上直徑的，制成焊接結(jié)構(gòu)或機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片結(jié)構(gòu)。圖2-33硬質(zhì)合金模具銑刀(a）(b）(c）圖2-32高速鋼模具銑刀(a）圓錐形立銑刀(b）圓柱形球頭立銑刀(c）圓錐形球頭立銑刀10圖2-34鍵槽銑刀（4）鍵槽銑刀鍵槽銑刀有兩個(gè)刀齒，圓柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，可以短距離的軸向進(jìn)給，既像立銑刀，又類似鉆頭。加工時(shí)先軸向進(jìn)給達(dá)到槽深，然后沿鍵槽方向銑出鍵槽全長(zhǎng)，如圖2-34所示。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，直柄鍵槽銑刀直徑d=2～22，錐柄鍵槽銑刀直徑d=14～50mm。鍵槽銑刀直徑的偏差有e8和d8兩種。11（5）鼓形銑刀圖2-35所示是一種典型的鼓形銑刀，它的切削刃分布在半徑為R的圓弧面上，端面無(wú)切削刃。加工時(shí)控制刀具上下位置，相應(yīng)改變刀刃的切削部位，可以在工件上切出從負(fù)到正的不同斜角。R越小，鼓形銑刀所能加工的斜角范圍越廣，但所獲得的表面質(zhì)量也越差。這種刀具的缺點(diǎn)是刃磨困難，切削條件差，而且不適于加工有底的輪廓表面。（6）成形銑刀圖2-36是常見的幾種成形銑刀，一般都是為特定的工件結(jié)構(gòu)或加工內(nèi)容專門設(shè)計(jì)制造的，如角度面、凹槽、特形孔或特形臺(tái)等。圖2-35鼓形銑刀

圖2-36成形銑刀12各類銑刀集合刀具14三、銑刀的方式15

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１.周銑◆周銑法與端銑法的比較端銑具有銑削較平穩(wěn)，加工質(zhì)量及刀具耐用度均較高的特點(diǎn)，且端銑用的面銑刀易鑲硬質(zhì)合金刀齒，可采用大的切削用量，實(shí)現(xiàn)高速切削，生產(chǎn)率高。但端銑適應(yīng)性差，主要用于平面銑削。周銑的銑削性能雖然不如端銑，但周銑能用多種銑刀，銑平面、溝槽、齒形和成形表面等，適應(yīng)范圍廣，因此生產(chǎn)中應(yīng)用較多?！?.端銑用銑刀端面上的切削刃銑削零件的方式，稱為端銑。根據(jù)銑刀和零件相對(duì)位置的不同，可分為3種不同的切削方式：1）對(duì)稱銑；2）不對(duì)稱逆銑；3）不對(duì)稱順銑16根據(jù)銑刀和工件的運(yùn)動(dòng)形式分類將銑削方式分為順銑和逆銑。

(a)順銑(b)逆銑

逆銑和順銑

當(dāng)工件表面無(wú)硬皮，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)無(wú)間隙時(shí)，應(yīng)選用順銑，按照順銑安排進(jìn)給路線。因?yàn)椴捎庙樸娂庸ず螅慵鸭庸け砻尜|(zhì)量好，刀齒磨損小。精銑時(shí)，尤其是零件材料為鋁鎂合金、鈦合金或耐熱合金時(shí)，應(yīng)盡量采用順銑。當(dāng)工件表面有硬皮，機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)有間隙時(shí)，應(yīng)選用逆銑，按照逆銑安排進(jìn)給路線。因?yàn)槟驺姇r(shí)，刀齒是從已加工表面切入，不會(huì)崩刀；機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的間隙不會(huì)引起振動(dòng)和爬行。順銑和逆銑的選用19分類順銑逆銑圖示注解切削處刀具的旋向與工件的送進(jìn)方向一致。打個(gè)比方，你用鋤頭挖地，而地面同時(shí)往你腳后移動(dòng)，順銑就是這樣的狀況。通俗地說(shuō)，是刀齒追著材料“咬”，刀齒剛切入材料時(shí)切得深，而脫離工件時(shí)則切得少。順銑時(shí)，作用在工件上的垂直銑削力始終是向下的，能起到壓住工件的作用，對(duì)銑削加工有利，而且垂直銑削力的變化較小，故產(chǎn)生的振動(dòng)也小，機(jī)床受沖擊小，有利于減小工件加工表面的粗糙度值，從而得到較好的表面質(zhì)量，同時(shí)順銑也有利于排屑，數(shù)控銑削加工一般盡量用順銑法加工。切削處刀具的旋向與工件的送進(jìn)方向相反。打個(gè)比方，你用鏟子鏟地上的土，而地面同時(shí)迎著你鏟土的方向移動(dòng)，逆銑就是這樣的狀況。通俗地說(shuō)，是刀齒迎著材料“咬”，刀齒剛切入材料時(shí)切得薄，而脫離工件時(shí)則切得厚。這種方式機(jī)床受沖擊較大，加工后的表面不如順銑光潔，消耗在工件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)上的動(dòng)力較大。由于銑刀刀刃在加工表面上要滑動(dòng)一小段距離，刀刃容易磨損。但對(duì)于表面有硬皮的毛坯工件，順銑時(shí)銑刀刀齒一開始就切削到硬皮，切削刃容易損壞，而逆銑時(shí)則無(wú)此問(wèn)題。端面銑削法（端銑法）21/v?pd=wisenatural&vid=3281517256387345069/v?pd=wisenatural&vid=11113768405642255478/v?pd=wisenatural&vid=6796231133826493631/v?pd=wisenatural&vid=12860715865239138280銑刀相關(guān)視頻數(shù)控銑刀的選擇主要是銑刀結(jié)構(gòu)類型的選擇和銑刀參數(shù)的確定。(一)銑刀類型的選擇銑刀類型應(yīng)與工件表面形狀與尺寸相適應(yīng)，加工較大的平面應(yīng)選擇面銑刀；加工凹槽、較小的臺(tái)階面及平面輪廓應(yīng)選擇立銑刀；加工空間曲面、模具型腔或凸模成形表面等多選用模具銑刀；加工封閉的鍵槽選擇鍵槽銑刀；加工變斜角零件的變斜角面應(yīng)選用鼓形銑刀；加工各種直的或圓弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等應(yīng)選用成形銑刀。（二）銑刀參數(shù)的選擇數(shù)控銑床上使用最多的是可轉(zhuǎn)位面銑刀和立銑刀，因此，這里重點(diǎn)介紹面銑刀和立銑刀參數(shù)的選擇。二、數(shù)控銑刀的選擇1.面銑刀主要參數(shù)的選擇標(biāo)準(zhǔn)可轉(zhuǎn)位面銑刀直徑（mm）系列為16、20、25、32、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630。銑刀的直徑應(yīng)根據(jù)銑削寬度、深度選擇，一般銑前深度、寬度越大、越深，銑刀直徑也應(yīng)越大。精銑時(shí)，銑刀直徑要大些，盡量包容工件整個(gè)加工面寬度，以提高加工精度和生產(chǎn)效率，并減小相鄰兩次進(jìn)給之間的接刀痕。銑刀齒數(shù)應(yīng)根據(jù)工件材料和加工要求選擇，一般銑削塑性材料或粗加工時(shí)，選用粗齒銑刀；銑削脆性材料或半精加工、精加工時(shí)，選用中、細(xì)齒銑刀。(1)前角的選擇面銑刀幾何角度的標(biāo)注見圖2-38。前角的選擇原則與車刀基本相同，只是由于銑削時(shí)有沖擊，故前角數(shù)值一般比車刀略小，尤其是硬質(zhì)合金面銑刀，前角數(shù)值一般減小得更多些。銑削強(qiáng)度和硬度都高的材料時(shí)可選用負(fù)前角。前角的數(shù)值主要根據(jù)工件材料和刀具材料來(lái)選擇，其具體數(shù)值可參考表2-12。圖2-38面銑刀幾何的標(biāo)注角度銑刀的磨損主要發(fā)生在后刀面上，因此適當(dāng)加大后角，可減少銑刀磨損。常取a=5°～12°，工件材料較軟時(shí)取大值，工件材料硬取小值；粗齒銑刀取小值，細(xì)齒銑刀取大值。銑削時(shí)沖擊力大，為了保護(hù)刀尖，硬質(zhì)合金面銑刀的刃傾角常取λs=-5°～-15°只有在銑削低強(qiáng)度材料時(shí)，取λs=5°。銑刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角等。為滿足不同的加工需要，有多種角度組合型式。各種角度中最主要的是主偏角和前角（制造廠的產(chǎn)品樣本中對(duì)刀具的主偏角和前角一般都有明確說(shuō)明）。表2-12面銑刀前角選擇參考表(2)主偏角κr

的選擇主偏角為切削刃與切削平面的夾角，如圖2-38所示。銑刀的主偏角有90°、88°、75°、70°、60°、45°等幾種。

主偏角對(duì)徑向切削力和切削深度影響很大。徑向切削力的大小直接影響切削功率和刀具的抗振性能。銑刀的主偏角越小，其徑向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也隨之減小。90°主偏角，在銑削帶凸肩的平面時(shí)選用，一般不用于單純的平面加工。該類刀具通用性好（即可加工臺(tái)階面，又可加工平面），在單件、小批量加工中選用。在加工帶凸肩的平面時(shí)，也可選用88°主偏角的銑刀，較之90°主偏角銑刀，其切削性能有一定改善。60°～75°主偏角，適用于平面銑削的粗加工。75°主偏角銑刀為通用型刀具，適用范圍較廣；60°主偏角銑刀主要用于鏜銑床、加工中心上的粗銑和半精銑加工。45°主偏角，此類銑刀的徑向切削力大幅度減小，約等于軸向切削力，切削載荷分布在較長(zhǎng)的切削刃上，具有很好的抗振性，適用于鏜銑床主軸懸伸較長(zhǎng)的加工場(chǎng)合。2.立銑刀主要參數(shù)的選擇立銑刀主切削刀的前角在法剖面內(nèi)測(cè)量，后角在端剖面內(nèi)測(cè)量，前、后角的標(biāo)注如圖2-31（b）所示。前、后角都為正值，分別根據(jù)工件材料和銑刀直徑選取，其具體數(shù)值可分別參考表2-13和表2-14。表2-13立銑刀前角

表2-14立銑刀后角為了使端面切削刃有足夠的強(qiáng)度，在端面切削刃前刀面上一般磨有棱邊，其寬度brl為0.4～1.2mm，前角為60°。(三)銑刀直徑的選擇

（1）平面銑刀選擇平面銑刀直徑時(shí)主要需考慮刀具所需功率應(yīng)在機(jī)床功率范圍之內(nèi)，也可將機(jī)床主軸直徑作為選取的依據(jù)。平面銑刀直徑可按D＝1.5d（d為主軸直徑）選取。在批量生產(chǎn)時(shí)，也可按工件切削寬度的1.6倍選擇刀具直徑。（2）立銑刀立銑刀直徑的選擇主要應(yīng)考慮工件加工尺寸的要求，并保證刀具所需功率在機(jī)床額定功率范圍以內(nèi)。如系小直徑立銑刀，則應(yīng)主要考慮機(jī)床的最高轉(zhuǎn)數(shù)能否達(dá)到刀具的最低切削速度（60m/min）。立銑刀的有關(guān)尺寸參數(shù)如圖2-39所示，推薦按下述經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。1）刀具半徑R應(yīng)小于內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑Rmin，-般取R=(0.8～0.9)Rmin。2）零件的加工高度H≤(1/4～1/6)R，以保證刀具有足夠的剛度。3）對(duì)不通孔（深槽），選取Z=H+(5～10)mm(Z為刀具切削部分長(zhǎng)度，H為零件高度)。4）加工外型及通槽時(shí)，選取Z=H+r+(5～10)mm(r為端刃圓角半徑)。5）加工肋時(shí)，刀具直徑為D=(5～10)b（b為肋的厚）。圖2-39立銑刀的尺寸選擇圖2-39立銑刀的尺寸選擇（四）銑刀最大背吃刀量的選擇不同系列的可轉(zhuǎn)位面銑刀有不同的最大背吃刀量。最大背吃刀量越大的刀具所用刀片的尺寸越大，價(jià)格也越高，因此從節(jié)約費(fèi)用、降低成本的角度考慮，選擇刀具時(shí)一般應(yīng)按加工的最大余量和刀具的最大背吃刀量選擇合適的規(guī)格。當(dāng)然，還需要考慮機(jī)床的額定功率和剛性應(yīng)能滿足刀具使用最大背吃刀量時(shí)的需要。（