第十章 铣削与铣刀

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,9/25/2024,第 十 章,铣 削 与 铣 刀,主要内容,一、铣刀的几何参数,二、 铣削用量和切削层参数,三、铣削力,四、铣削方式,五、铣刀的磨损与铣刀寿命,六、常用尖齿铣刀的结构特点与应用 七、可转位面铣刀 八、铲齿成形铣刀,影像,铣刀旋转为,主运动,，工件或铣刀的移动为,进给运动,。,可加工平面、台阶面、沟槽、成形面等，多刃切削效率高,铣刀的几何参数,一、,坐标平面,在正交平面内,：,(,以圆柱铣刀静止参考系平面,),假定主运动方向,假定进给运动方向,切削刃选定点,基面,P,r,:,通过选定点并包含轴线的平面,切削平面,P,s,:,通过选定点并切于过渡表面的平面,正交平面,P,o,:,与假定工作平面,P,f,重合，是垂直于轴线的平面,二、,几何角度,1.,圆柱铣刀,圆柱铣刀的,刃倾角,s,就是铣刀的螺旋角,，即是在切削平面,Ps,中测量的切削刃与基面的夹角,其它角度标注见右图,圆柱铣刀的刀齿只有主切削刃，无副切削刃，故无副偏角，其,主偏角为,90,0,圆柱铣刀的,前角,n,在法平面,P,n,中测量，,后角,0,在正交平面,P,0,中,测量。,0,与,n,换算方法与车刀相同,2.,面铣刀,角度标注见右图,面铣刀的一个刀齿，就相当于一把普通外圆车刀，角度标注与车刀相同,铣削用量和切削层参数,一、,铣削用量四要素,1.,背吃刀量,a,P,平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸,端铣时，,a,p,为切削深度，圆周铣时，,a,p,为被加工表面的宽度,2.,侧吃刀量,a,e,垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸,端铣时,a,e,为被加工表面宽度，圆周铣时，,a,e,为切削层深度,3.,进给量,f,z,、,f,、,v,f,每齿进给量,f,z,指铣刀每转过一齿相对于工件在进给运动方向上的位移量。单位为,mm/z,进给量,f,，,指铣刀每转过一转时，工件与铣刀的相对位移量，单位为,mm/r,进给速度,v,f,，每分钟铣刀相对工件的移动距离，单位为,mm/min,4.,铣削速度,v,c,指铣刀切削刃上基点相对于工件的主运动的瞬时速度,(,一般指铣刀外缘处的线速度,),二、,切削层参数,切削层公称厚度,，,切削层公称宽度,，,平均总切削层公称横截面积,铣 削 力,一、,铣削分力,铣削力,(,称切向力或圆周力,),F,c,:,作用在主运动方向的分力,垂直铣削力,F,cN,(,径向分力,),：,垂直于主运动方向上的分力,背向力,F,P,(,轴向分力,),：,作用在主轴方向,F,c,与,F,cn,合力,F,a,可分解为：,进给力,F,f,:,作用在铣床工作台纵向进给方向上,垂直进给力,F,fN,：,作用在铣床升降台运动方向上,二、,铣削力计算,铣 削 方 式,一、圆周铣削方式,顺铣和逆铣,周铣有顺铣和逆铣两种方式。 顺铣切削厚度大，接触长度短，铣刀寿命长，加工表面光洁，但不宜加工带硬皮工件，且进给丝杠与螺母间应消除间隙。否则，应采用逆铣。,二、端铣方式,对称铣与不对称铣,端铣有对称铣与不对称逆铣、 不对称顺铣三种方式。,铣淬硬钢采用对称铣；铣碳钢和合金钢用不对称逆铣，减小切入冲击，,刀具寿命；铣不锈钢和耐热合金用不对称顺铣。,铣刀的磨损与铣刀寿命,1.,铣刀的磨损形式,2.,防止铣刀破损的措施,3.,铣刀寿命与铣削速度的关系,一,.,铣刀的磨损形式,二,.,防止铣刀破损的措施,1.,合理选择铣刀刀片牌号,2.,合理选择铣刀切削用量,3.,合理选择工件与铣刀之间的相对位置,三,.,铣刀寿命与铣削速度,铣刀磨损标准规定在后刀面上,.,高速钢圆柱铣刀粗铣取,VB=0.6,精铣为,0.25,合金面铣刀铣削钢件为,VB=1-1.2,铸件为,.5-2.0,常用尖齿铣刀的结构特点与应用,一、,圆柱形铣刀,用途,:,加工平面,(,分粗齿和细齿,),结构特点：,作用在铣床升降台运,动方向上,粗齿：,用于粗加工,细齿：,用于精加工,二、,立铣刀,硬质合金立铣刀,普通可转位立铣刀和钻铣刀,可转位螺旋立铣刀,模块螺旋齿立铣刀,三、,键槽铣刀,四、,三面刃铣刀,错齿三面刃铣刀,直齿三面刃铣刀,镶齿三面刃铣刀,硬质合金可转位三面刃铣刀,五、,角度铣刀,六、,模具铣刀,高速钢模具铣刀,可转位球头立铣刀,硬质合金旋转锉,可转位面铣刀,一、,硬质合金可转位面铣刀,一,.,可 转位面铣刀的结构,1.,上压式,2.,楔块式,3.,压孔式,上压式,楔块式,压孔式,二,.,可转位面铣刀直径与齿数,三,.,可转位面铣刀几何角度,三种组合,:,(1),正前角、（,2,）负前角、（,3,）正负前角,其他种类的面铣刀,一 陶瓷面铣刀,二 立方氮化硼面铣刀,三 金刚石面铣刀,8.,铲齿成形铣刀,一、铲齿成形铣刀的铲齿过程,阿基米德螺线齿背的特性,二、铲削量以及后角分析,铲削量：当铣刀转过齿间角,时，铲刀的径向位移量,K,后角分析：如图,三、正前角铲齿成形铣刀刀廓形设计,铲齿成形铣刀的前角一般为,0,度，但其切削条件较差，所以在粗加工时可以取前角大于,0,度。当有了前角后,铣刀的轴向剖面形状与工件的截形不同,设计时,必须计算出其轴向剖面形状,.,成形铣刀的结构参数,主要参数有直径,d,，孔径,d1,槽深,H,，齿数,Z,，侧后角，侧前角，铲削量,K,以及齿槽角等。,铣刀宽度一般比工件的廓形宽度的最大宽度大,1-5mm,并采用标准系列尺寸,.,为了保证铣刀有足够的重磨次数和强度,在铣刀结构尺寸初步确定后,需要从下面几个方面进行验算,.,铣刀壁厚,m0.4d1,如不能满足，加大铣刀外径。,铣刀齿根厚度,C,（,0.8-1,）,H,。,铲齿成形铣刀设计举例,已知条件,:,在,X62W,铣床上铣削如图轮廓工件,工件材料：,45,钢,铣刀前、后角,f,=10,，,f,=10,工件廓形曲线部分允许误差为,0.1mm,角度部分允许误差为,15,设计高速钢铲齿成形铣刀。,一、铲齿成形铣刀结构尺寸决定,根据工件廓形最大高度,h0 =26mm,按铣刀的结构尺寸资料，选取加强型齿槽，铣刀宽度,B=b+3 =37+3=40 mm,二、验算铣刀结构参数,1,、验算铣刀壁厚,m,要求满足条件：,m = (d,2H,d1),2 0.4 d1 m = (140,216,40),2,34 0.4 d1 = 0.440,16 m = 34,0.4 d1,16,满足要求,2,、验算铣刀后角,ox,要求满足条件：,tanox,= R,Rx,tanf,sinrx,3,4,tanf,= K Z,d,(K=9 Z=10 d=140,rx,=15),tanox,= 910sin 15,140,900.2588,439.8226 =0.0529577,ox,= 3.03,，满足要求,3,、验算齿根强度,要求满足条件：,C ,（,0.8,1.8,）,H C = (d /2 K 3 /,h,) sin3 = (140 /2 9 5 / 626 ) sin30 = 18 H = h,K,r = 26,9,1,36,(8,1.8,）,H,28.8,64.8 C=18,28.8,强度不足,宜选用加强型齿槽,三、铲齿成形铣刀廓形计算,1,、轴向廓形计算,(,廓形高度和齿形角计算,) R2,R,h2,140,2,5.6,64.4 R2,64.4mm, sinf2,R,sinf,R2,70 sin10,64.4,0.18875 f2,10.879, 2,f2,f,10.88,10,0.88 2,0.88, h2,h2,KZ,360,5.6,9100.88,360,5.38,h2,5.38mm,R3,R,h3,140,2,11.9,58.1 R3,58.1mm, sinf3,R,sinf,R3,70 sin10,58.1,0.20921 f3,12.076, 3,f3,f,12.076,10,2.076 3,2.076, h3,h3,KZ3,360,11.9,9102.076,360,11.380,h3,11.38mm,R4,R,h4,140,2,18.7,51.3 R4,51.3mm, sinf4,R,sinf,R4,70 sin10,51.3,0.2369 f4,13.706, 4,f4,f,13.706,10,3.706 4,3.706, h4,h4,KZ4,360,18.7,9103.706,360,17.773,h4,17.77mm,R5,R,h5,140,2-26,44 R5,44mm, sinf5,R,sinf,R5,70 sin10,44,0.2763,f,5,16.037, 5,f5-f,16.037-10,6.037 5,6.037, h5,h5,KZ5,360,26,9106.037,360,24.491,h5,24.49mm,tanc,= h5tanw,h5 = 26 tan15,24.49=0.2844,c,= 155444”,2,、铣刀前面刃型计算,(,前面刃形高度和齿形角计算,),h2” = R2sin2,sinf,=64.4 sin0.88,sin10=5.6958 h2” = 5.7mm, h3” = R3sin3,sinf,=58.1 sin2.076,sin10=12.12 h3” = 12.12mm, h4” = R4sin4,sinf,=51.3 sin3.706,sin10=19.095,h4” = 19.1mm,h5”=R5sin5,sinf,=44sin6.037,sin10=26.65,h5” = 26.65mm,tanr,= h5tanw,h5” = 26 tan15,26.65 =0.2614,r,= 1439,四、确定成形铣刀的技术条件,根据工件精度要求,取铣刀廓形公差为工件公差,1/3,。铣刀曲线部分误差为,0.03mm,。角度部分误差为,5,。其它技术条件参考有关刀具设计手册。,五、绘制成形铣刀设计图,