第七章平面与成形面加工刀具 【内容提要】 本章主要介绍平面与成形面加工刀具的类型、结构和工作原理,如铣刀、成形 车刀、成形铣刀。 【目的要求】 1.明确平面与成形面加工刀具的类型; 2.掌握铣刀的结构特点、切削参数及应用场合:会根据具体加工工艺情况选 择铣刀的类型。 3.了解成形刀具的结构及性能 【本章内容】 第一次课 §7-1铣刀 在金属切削加工中,铣刀是最常用的平面加工刀具。铣刀不但能完成简单平面的加工, 而且还能完成不同方位平面的加工,或由多个简单平面构成的表面的加工。 铣刀的种类很多,常用的有圆柱铣刀、端铣刀、键槽铣刀、立铣刀、模具铣刀、半圆键 槽铣刀、三面刃铣刀、角度铣刀、锯片铣刀等。 本节以圆柱铣刀和硬质合金端铣刀为代表,来讲述铣刀切削部分的几何角度、铣削要素、 铣削方式和铣削特点等,并简介其它常用铣刀的结构特点与应用等。 、铣削运动 铣削的主运动是铣刀的旋转运动。进给运动一般有纵向、横向和垂直进给 二、铣刀的几何角度 1.圆柱铣刀 圆柱铣刀有直齿和螺旋齿之分,前者切削刃与铣刀轴线平行:后者切削刃与铣刀轴线成 螺旋角Wc,。对于直齿圆柱铣刀,其前、后角在主剖面中表示,由于进给剖面与主剖面重 合,故有: YEY af-ao
第七章 平面与成形面加工刀具 【内容提要】 本章主要介绍平面与成形面加工刀具的类型、结构和工作原理，如铣刀、成形 车刀、成形铣刀。 【目的要求】 1．明确平面与成形面加工刀具的类型； 2．掌握铣刀的结构特点、切削参数及应用场合；会根据具体加工工艺情况选 择铣刀的类型。 3．了解成形刀具的结构及性能。 【本章内容】 第一次课 §7-1 铣 刀 在金属切削加工中，铣刀是最常用的平面加工刀具。铣刀不但能完成简单平面的加工， 而且还能完成不同方位平面的加工，或由多个简单平面构成的表面的加工。 铣刀的种类很多，常用的有圆柱铣刀、端铣刀、键槽铣刀、立铣刀、模具铣刀、半圆键 槽铣刀、三面刃铣刀、角度铣刀、锯片铣刀等。 本节以圆柱铣刀和硬质合金端铣刀为代表，来讲述铣刀切削部分的几何角度、铣削要素、 铣削方式和铣削特点等，并简介其它常用铣刀的结构特点与应用等。 一、铣削运动 铣削的主运动是铣刀的旋转运动。进给运动一般有纵向、横向和垂直进给。 二、铣刀的几何角度 1．圆柱铣刀 圆柱铣刀有直齿和螺旋齿之分，前者切削刃与铣刀轴线平行；后者切削刃与铣刀轴线成 一螺旋角 Wc，。对于直齿圆柱铣刀，其前、后角在主剖面中表示，由于进给剖面与主剖面重 合，故有：
(a)圆柱铣刀 (b)端铁刀 (c)硬质合金端铁刀 d)键檜铣刀 (e)立铁刀 )模具铁刀 g)半圆键槽铣刀 h)三面刀铁刀 (锯片铣刀 0角度铣刀 铁刀的类型 ve合成运动方向 v主运动方向 主运动方向v 进给运动方向vr 合成运动方向v vf进给运动方向 (a)圆柱铣刀铣削 (b)端铣刀铣削 铣削运动 对于螺旋齿圆柱铣刀,为了制造与测量的方便,一般标注法前角γn。法前角γn与前 角γo的关系由前述可知, tan yn= tany ocos As,而后角在主剖面Po内测量,即aoa 铣刀的刃倾角λs,即为铣刀的螺旋角ω。对于直齿圆柱铣刀,λs=0°对于螺旋齿圆柱 铣刀,As=
对于螺旋齿圆柱铣刀，为了制造与测量的方便，一般标注法前角γn。法前角γn 与前 角γo 的关系由前述可知，tanγn=tanγocosλs，而后角在主剖面 Po 内测量，即αo。 铣刀的刃倾角λs，即为铣刀的螺旋角ω。对于直齿圆柱铣刀，λs=0°对于螺旋齿圆柱 铣刀，λs=ω
o-O(Po) N (a)直齿 (b)螺旋齿 圆柱铣刀的几何角度 螺旋齿圆柱铣刀,因螺旋角ω的缘故,铣削时切削刃是逐渐切入、切出工件金属层的, 再加上同时工作齿数多,故铣削较直齿平稳,排屑也比较顺利:又因As=心,也具有斜角切 削的特点,因此实际切削前角γoe比γn大很多,这就大大改善了切削条件 2.端铣刀 由于端铣刀每一个刀齿即为一把车刀,因此,端铣刀的几何角度与车刀相似。 通过对车刀、钻头和铣刀几何角度的分析可知,尽管它们的结构与形状不同,但以切削 刃为单元,则分析它们几何角度的方法和所得的结果是相同的 3.铣刀几何角度的选择 铣刀几何角度的选择,除遵循第四章刀具几何参数的选择原则外,还必须考虑铣削的自 身特点,如铣削过程的断续切削和切削厚度随时变化等。对于硬质合金端铣刀为避免刀齿受 冲击后而崩刃,一般将前角与刃倾角均选成负值 三、铣削要素 (一)铣削用量 如图所示,铣削用量的计算如下。 a)圆柱铣削 (b)端铣 1.铣削速度
螺旋齿圆柱铣刀，因螺旋角ω的缘故，铣削时切削刃是逐渐切入、切出工件金属层的， 再加上同时工作齿数多，故铣削较直齿平稳，排屑也比较顺利；又因λs=ω，也具有斜角切 削的特点，因此实际切削前角γoe 比γn 大很多，这就大大改善了切削条件。 2．端铣刀 由于端铣刀每一个刀齿即为一把车刀，因此，端铣刀的几何角度与车刀相似。 通过对车刀、钻头和铣刀几何角度的分析可知，尽管它们的结构与形状不同，但以切削 刃为单元，则分析它们几何角度的方法和所得的结果是相同的。 3．铣刀几何角度的选择 铣刀几何角度的选择，除遵循第四章刀具几何参数的选择原则外，还必须考虑铣削的自 身特点，如铣削过程的断续切削和切削厚度随时变化等。对于硬质合金端铣刀为避免刀齿受 冲击后而崩刃，一般将前角与刃倾角均选成负值。 三、铣削要素 (一)铣削用量 如图所示，铣削用量的计算如下。 1．铣削速度
1000 (m/min) 式中do-—铣刀的直径,mm:m-—铣刀转速,r/rain 2.进给量f 铣削进给量有每齿、每转和每分钟三种表示法。 (1)每齿进给量fz指铣刀每转过一个刀齿时,铣刀与工件的相对位移,单位为m/z (2)每转进给量f指铣刀每转一转时,铣刀与工件的相对位移,即 f=fzz (mm/r) 式中z——铣刀的齿数 (3)每分钟进给量vf指铣刀相对于工件每分钟的位移量,即 uf=fn=fzn(mm/min) 3.铣削深度ap 指基面内平行于铣刀轴线度量的切削层尺寸 4。铣削宽度 指在垂直于铣刀轴线的平面内度量的切削层尺寸。它是铣削时特有的一个参数,其大小 取决于同时工作齿数的多少。 (二)切削层参数 1.圆柱铣刀 (1)切削厚度hD指铣刀相邻两齿所形成的加工表面问的垂直距离,即 hD= isinψ 式中ψ一一瞬时接触角,通常以ψ=δ/2处的切削厚度为平均切削厚度,于是有 hAv=fx 2 式中hDav——铣削时的平均切削厚度,mm (2)切削宽度bD根据定义,切削宽度是在基面内沿加工表面所度量的切削层尺寸。 但为研究问题方便起见,常采用实际切削宽度bDs,即铣刀切削刃与工件切削层的实际接触 长度。对于直齿圆柱铣刀铣削时,bD=ap=常数,由于每一个刀齿突然切入与切出,故铣削力 波动大:对于螺旋齿圆柱铣刀铣削时,由于螺旋角ω的作用,bDs是变化的,刀齿刚切入工 件时,bDs很小,以后逐渐增大,切离时又逐渐减小,因而铣削过程较直齿平稳。 (3)平均切削总面积ADav铣削时的切削总面积为各刀齿切削面积之和。但因铣削时 每齿的切削厚度hD是变化的,螺旋齿圆柱铣刀的切削宽度也是变化的,并且同时工作齿数 ze也在变化,所以直齿、螺旋齿圆柱铣刀铣削时的切削总面积是变化的,故常用平均切削 总面积计算 Qz_ae_f2aeapzn_f2 leapt Uc Taon Idon
式中 do——铣刀的直径，mm； n——铣刀转速，r／rain。 2．进给量 f 铣削进给量有每齿、每转和每分钟三种表示法。 (1)每齿进给量 fz 指铣刀每转过一个刀齿时，铣刀与工件的相对位移，单位为 mm／z。 (2)每转进给量 f 指铣刀每转一转时，铣刀与工件的相对位移，即 式中 z——铣刀的齿数。 (3)每分钟进给量νf 指铣刀相对于工件每分钟的位移量，即 3．铣削深度 ap 指基面内平行于铣刀轴线度量的切削层尺寸。 4。铣削宽度 ae 指在垂直于铣刀轴线的平面内度量的切削层尺寸。它是铣削时特有的一个参数，其大小 取决于同时工作齿数的多少。 (二)切削层参数 1．圆柱铣刀 (1)切削厚度 hD 指铣刀相邻两齿所形成的加工表面问的垂直距离，即 式中 ψ——瞬时接触角， 通常以ψ=δ/2 处的切削厚度为平均切削厚度，于是有 式中 hDav——铣削时的平均切削厚度，mm。 (2)切削宽度 bD 根据定义，切削宽度是在基面内沿加工表面所度量的切削层尺寸。 但为研究问题方便起见，常采用实际切削宽度 bDs，即铣刀切削刃与工件切削层的实际接触 长度。对于直齿圆柱铣刀铣削时，bD=ap=常数，由于每一个刀齿突然切入与切出，故铣削力 波动大；对于螺旋齿圆柱铣刀铣削时，由于螺旋角ω的作用，bDs 是变化的，刀齿刚切入工 件时，bDs 很小，以后逐渐增大，切离时又逐渐减小，因而铣削过程较直齿平稳。 (3)平均切削总面积 ADav 铣削时的切削总面积为各刀齿切削面积之和。但因铣削时 每齿的切削厚度 hD 是变化的，螺旋齿圆柱铣刀的切削宽度也是变化的，并且同时工作齿数 ze 也在变化，所以直齿、螺旋齿圆柱铣刀铣削时的切削总面积是变化的，故常用平均切削 总面积计算：
式中Qz-—单位时间内的金属切除量:z——铣刀的齿数。 2.端铣刀 (1)切削厚度hD在端铣时刀齿切入、切出时的切削厚度为最小,在铣刀中心移动的 轨迹位置时切削厚度为最大。其任意一点的切削厚度为 hp=f2cosdsinKr 式中ψ一一瞬时接触角,是由铣刀中心移动轨迹分别向切入或切出位置两侧度量的角 度 根据数学推导,平均切削厚度为: hr ae sinn, dod 式中8——切入角(81为切出角)。 (2)切削宽度bD在铣削过程中,切削宽度保持不变 bD sink (3)平均总切削面积ADav Apv =hDay bpze fiae sinK ap-2 28-f2c lean Sink 2T rde 第四次课 四、铣削力 1.作用于铣刀上的铣削力 铣削时,由于切削变形与摩擦,铣刀每一参与切削的刀齿上都受到铣削力。为了实际应 用,通常假定各刀齿上的铣削力的合力F作用于某个刀齿上,并将它分解为三个相互垂直的 分力 1)主切削力FC它是作用于铣刀圆周切线方向的分力,也称圆周力,消耗功率最多 (2)径向力Fp它是作用于铣刀半径方向的分力。它使刀杆弯曲,影响铣削的平稳性 (3)轴向力F0它是沿铣刀轴线方向的分力。 Fp与FO的大小,若圆柱铣刀铣削时,则与螺旋角ω的大小有关;若端铣刀铣削时,则 与主偏角Kr的大小有关。 圆柱铣刀和端铣刀的主切削力FC可按经验公式进行计算。当被加工材料的强度和硬度 不同时,需乘以修正系数KFC
式中 Qz——单位时间内的金属切除量； z——铣刀的齿数。 2．端铣刀 (1)切削厚度 hD 在端铣时刀齿切入、切出时的切削厚度为最小，在铣刀中心移动的 轨迹位置时切削厚度为最大。其任意一点的切削厚度为： 式中 ψ——瞬时接触角，是由铣刀中心移动轨迹分别向切入或切出位置两侧度量的角 度。 根据数学推导，平均切削厚度为： 式中δ——切入角(δ1 为切出角)。 (2)切削宽度 bD 在铣削过程中，切削宽度保持不变。 (3)平均总切削面积 ADav 第四次课 四、铣削力 1．作用于铣刀上的铣削力 铣削时，由于切削变形与摩擦，铣刀每一参与切削的刀齿上都受到铣削力。为了实际应 用，通常假定各刀齿上的铣削力的合力 F 作用于某个刀齿上，并将它分解为三个相互垂直的 分力。 (1)主切削力 FC 它是作用于铣刀圆周切线方向的分力，也称圆周力，消耗功率最多。 (2)径向力 Fp 它是作用于铣刀半径方向的分力。它使刀杆弯曲，影响铣削的平稳性。 (3)轴向力 FO 它是沿铣刀轴线方向的分力。 Fp 与 FO 的大小，若圆柱铣刀铣削时，则与螺旋角ω的大小有关；若端铣刀铣削时，则 与主偏角κr 的大小有关。 圆柱铣刀和端铣刀的主切削力 FC 可按经验公式进行计算。当被加工材料的强度和硬度 不同时，需乘以修正系数 KFC
2.作用于工件或工作台上的铣削力 由于机床和夹具设计的需要,以及实际测量的方便,一般将作用在工件(工作台)上的铣 削合力F′(F的反力)按纵、横和垂直进给三个方向进行分解 (1)纵向进给分力Ff它作用于铣床纵向进给机构上,其方向与纵向进给运动方向平 仃 (2)横向进给分力Fe它作用于铣床横向进给机构上,其方向与横向进给运动方向平 (3)垂直进给分力Fv它作用于铣床工作台升、降机构上,其方向与工作台垂直进给运 动方向平行。对于圆柱铣刀铣削,按不同的铣削方式,会使工件抬起或压向工作台;对于端 铣刀铣削,正好与Fo相反。 铣削时,各铣削分力与主切削力有着一定的比例关系。若计算出主切削力Fc,就可计 算出Ff、Fe和Fv的近似值 铣削合力F可表示为: F=√P+F+F=√F+F+F 3.铣削功率Pc 铣削中由于主运动消耗的功率最多,因此同车削一样铣削功率可表示为: F 6 式中PC—一铣削功率,kw:FC—一主切削力,N:υC—一铣削速度,m/min 柱铣刀铣削力 (b)端铣刀铣削刀 铣削力 五、铣削方式 铣削是断续切削,实际切削面积随时都在变化,因此铣削力波动大,冲击与振动大,铣 削平稳性差。但采用合理的铣削方式,会减缓冲击与振动,还对提高铣刀耐用度、工件质量 和生产率具有重要的作用
2．作用于工件或工作台上的铣削力 由于机床和夹具设计的需要，以及实际测量的方便，一般将作用在工件(工作台)上的铣 削合力 F′(F 的反力)按纵、横和垂直进给三个方向进行分解。 (1)纵向进给分力 Ff 它作用于铣床纵向进给机构上，其方向与纵向进给运动方向平 行。 (2)横向进给分力 Fe 它作用于铣床横向进给机构上，其方向与横向进给运动方向平 行。 (3)垂直进给分力 Fv 它作用于铣床工作台升、降机构上，其方向与工作台垂直进给运 动方向平行。对于圆柱铣刀铣削，按不同的铣削方式，会使工件抬起或压向工作台；对于端 铣刀铣削，正好与 Fo 相反。 铣削时，各铣削分力与主切削力有着一定的比例关系。若计算出主切削力 Fc，就可计 算出 Ff、Fe 和 Fv 的近似值。 铣削合力 F 可表示为： 3．铣削功率 Pc 铣削中由于主运动消耗的功率最多，因此同车削一样铣削功率可表示为： 式中 PC——铣削功率，kw； FC——主切削力，N；υC——铣削速度，m／min。 五、铣削方式 铣削是断续切削，实际切削面积随时都在变化，因此铣削力波动大，冲击与振动大，铣 削平稳性差。但采用合理的铣削方式，会减缓冲击与振动，还对提高铣刀耐用度、工件质量 和生产率具有重要的作用
1.圆柱铣刀铣削 圆柱铣刀在铣削平面时有两种铣削方式 (1)逆铣:当铣刀切削刃与铣削表面相切时,若切点铣削速度移。的方向与工件进给速 度研的方向相反,便称为逆铣 逆铣有如下特点: ①切削厚度由薄变厚,即从hD=0到 hDmax。当切入时,由于刃口钝圆半径大于瞬时切 削厚度,刀齿与工件表面进行挤压和摩擦,刀齿较易磨损。尤其当冷硬现象严重时,更加剧 刀齿的磨损,并影响已加工表面的质量。 ②刀齿作用于工件上的垂直进给分力Fv向上,有挑起工件的趋势,因此要求夹紧可靠。 ③纵向进给力Ff与纵向进给方向相反,使铣床工作台进给机构中的丝杆与螺母始终保 持良好的左侧接触,故工作台进给速度均匀,铣削过程平稳。 ④逆铣时,刀齿是从切削层内部开始的,当工件表面有硬皮时,对刀齿没有直接的影响 00 (a)逆铣 b)顺铣 顺铣与逆铣 (2)顺铣当铣刀切削刃与铣削表面相切时,若切点的铣削速度口。的方向与工件进给 速度奶的方向相同,便称为顺铣 顺铣有如下特点: ①刀齿的切削厚度由厚变薄,即从 hDmax到h=0,这样容易切下切屑,刀齿磨损较慢 已加工表面质量高。有些实验表明,相对逆铣,刀具耐用度可提高2~3倍。尤其在铣削难 加工材料时效果更加明显。 ②刀齿作用于工件上的垂直进给分力Fv,压向工作台,有利于夹紧工件 ③纵向进给分力Ff与纵向进给方向相同,当丝杠与螺母存在间隙时,会使工作台带动 丝杠向左窜动,造成进给不均匀,这样一则影响工件表面粗糙度,二则会因进给量突然增大 而损坏刀齿, 2.端铣刀铣削
1．圆柱铣刀铣削 圆柱铣刀在铣削平面时有两种铣削方式。 (1)逆铣：当铣刀切削刃与铣削表面相切时，若切点铣削速度移。的方向与工件进给速 度研的方向相反，便称为逆铣。 逆铣有如下特点： ①切削厚度由薄变厚，即从 hD=0 到 hDmax。当切入时，由于刃口钝圆半径大于瞬时切 削厚度，刀齿与工件表面进行挤压和摩擦，刀齿较易磨损。尤其当冷硬现象严重时，更加剧 刀齿的磨损，并影响已加工表面的质量。 ②刀齿作用于工件上的垂直进给分力 Fv 向上，有挑起工件的趋势，因此要求夹紧可靠。 ③纵向进给力 Ff 与纵向进给方向相反，使铣床工作台进给机构中的丝杆与螺母始终保 持良好的左侧接触，故工作台进给速度均匀，铣削过程平稳。 ④逆铣时，刀齿是从切削层内部开始的，当工件表面有硬皮时，对刀齿没有直接的影响。 (2)顺铣 当铣刀切削刃与铣削表面相切时，若切点的铣削速度口。的方向与工件进给 速度奶的方向相同，便称为顺铣。 顺铣有如下特点： ①刀齿的切削厚度由厚变薄，即从 hDmax 到 hD=O，这样容易切下切屑，刀齿磨损较慢， 已加工表面质量高。有些实验表明，相对逆铣，刀具耐用度可提高 2～3 倍。尤其在铣削难 加工材料时效果更加明显。 ②刀齿作用于工件上的垂直进给分力 Fv，压向工作台，有利于夹紧工件。 ③纵向进给分力 Ff 与纵向进给方向相同，当丝杠与螺母存在间隙时，会使工作台带动 丝杠向左窜动，造成进给不均匀，这样一则影响工件表面粗糙度，二则会因进给量突然增大 而损坏刀齿。 2．端铣刀铣削
端铣刀在铣削平面时有许多优点,因此在目前的平面铣削中有逐渐以端铣刀来代替圆柱 铣刀的趋势。根据端铣刀和工件间的相对位置不同,可分为三种不同的铣削方式。 (1)对称铣削刀齿切入、切出工件时,切削厚度hD相同的铣削便为对称铣削。一般端 铣时常用这种铣削方式。 (2)不对称逆铣刀齿切入时的切削厚度最小,切出时的切削厚度最大。这种铣削方式 切入冲击小,常用铣削碳钢和合金结构钢。 (3)不对称顺铣刀齿切入、切出时的切削厚度正好与不对称逆铣相反。这种铣削方式 可减小硬质合金的剥落破损,提高刀具耐用度,可用于铣削耐热合金和不锈钢。 六、铣削特点 综上所述,铣削过程有如下特点 (1)生产率高铣削时铣刀连续转动,并且允许较高的铣削速度,因此具有较高的生产率。 (2)断续切削铣削时每个刀齿都在断续切削,尤其是端铣,铣削力波动大,故振动是不 可避免的。当振动的频率与机床的固有频率相同或成倍数时,振动最为严重。另外,当高速 铣削时刀齿还要经受周期性的冷、热冲击,容易出现裂纹和崩刃,使刀具耐用度下降 (3)多刀多刃切削铣刀的刀齿多,切削刃的总长度大,有利于提高刀具耐用度和生产 率,优点不少。但也存在下述两个方面的问题:一是刀齿容易出现径向跳动,这将造成刀齿 负荷不等,磨损不均匀,影响已加工表面质量;二是刀齿的容屑空间必须足够,否则会损坏 刀齿。 (4)铣削方式不同根据不同的加工条件,为提高刀具耐用度和生产率,可选用不同的 铣削方式,如逆铣、顺铣或对称铣、不对称铣。 七、几种常用铣刀的简介 1.尖齿铣刀 尖齿铣刀是应用较多的一种铣刀,它的齿槽是用角度铣刀铣削而成. (1)立铣刀主要用在立式铣床上,铣削相互垂直的两平面或凹槽,利用靠模也可加工 成形表面等。圆柱面上是主切削刃,端面上是副切削刃,中心处无刃,故一般不宜沿轴线方 向进给。主切削刃螺旋角一般取ω=30°~45°,为使副切削刃有足够的强度,需磨出刃带 (2)键橧铣刀用于铣削圆头封闭键槽。这种铣刀圆柱面和端面上都有刀齿,且端面刀 齿直接延伸到刀具中心。因此,键槽铣刀既可作纵向进给,又可作轴向垂直进给。此外,这 种铣刀因齿数少、螺旋角小,故刚度较好。 (3)三面刃铣刀主要用来加工沟槽或台阶面。它的圆周上是主切削刃,两侧面是副切 削刃。三面刃铣刀按结构可分为以下三种 直齿三面刃铣刀这种铣刀制造容易,刃磨方便,但由于两侧刃前角γo′=0°,切削 条件较差。 错齿三面刃铣刀这种铣刀相邻刀齿左、右相错,并制成不同倾斜方向,使每一刀齿
端铣刀在铣削平面时有许多优点，因此在目前的平面铣削中有逐渐以端铣刀来代替圆柱 铣刀的趋势。根据端铣刀和工件间的相对位置不同，可分为三种不同的铣削方式。 (1)对称铣削 刀齿切入、切出工件时，切削厚度 hD 相同的铣削便为对称铣削。一般端 铣时常用这种铣削方式。 (2)不对称逆铣 刀齿切入时的切削厚度最小，切出时的切削厚度最大。这种铣削方式 切入冲击小，常用铣削碳钢和合金结构钢。 (3)不对称顺铣 刀齿切入、切出时的切削厚度正好与不对称逆铣相反。这种铣削方式 可减小硬质合金的剥落破损，提高刀具耐用度，可用于铣削耐热合金和不锈钢。 六、铣削特点 综上所述，铣削过程有如下特点: (1)生产率高铣削时铣刀连续转动，并且允许较高的铣削速度，因此具有较高的生产率。 (2)断续切削铣削时每个刀齿都在断续切削，尤其是端铣，铣削力波动大，故振动是不 可避免的。当振动的频率与机床的固有频率相同或成倍数时，振动最为严重。另外，当高速 铣削时刀齿还要经受周期性的冷、热冲击，容易出现裂纹和崩刃，使刀具耐用度下降。 (3)多刀多刃切削 铣刀的刀齿多，切削刃的总长度大，有利于提高刀具耐用度和生产 率，优点不少。但也存在下述两个方面的问题：一是刀齿容易出现径向跳动，这将造成刀齿 负荷不等，磨损不均匀，影响已加工表面质量；二是刀齿的容屑空间必须足够，否则会损坏 刀齿。 (4)铣削方式不同 根据不同的加工条件，为提高刀具耐用度和生产率，可选用不同的 铣削方式，如逆铣、顺铣或对称铣、不对称铣。 七、几种常用铣刀的简介 1．尖齿铣刀 尖齿铣刀是应用较多的一种铣刀，它的齿槽是用角度铣刀铣削而成. (1)立铣刀 主要用在立式铣床上，铣削相互垂直的两平面或凹槽，利用靠模也可加工 成形表面等。圆柱面上是主切削刃，端面上是副切削刃，中心处无刃，故一般不宜沿轴线方 向进给。主切削刃螺旋角一般取ω=30°～45°，为使副切削刃有足够的强度，需磨出刃带。 (2)键槽铣刀 用于铣削圆头封闭键槽。这种铣刀圆柱面和端面上都有刀齿，且端面刀 齿直接延伸到刀具中心。因此，键槽铣刀既可作纵向进给，又可作轴向垂直进给。此外，这 种铣刀因齿数少、螺旋角小，故刚度较好。 (3)三面刃铣刀 主要用来加工沟槽或台阶面。它的圆周上是主切削刃，两侧面是副切 削刃。三面刃铣刀按结构可分为以下三种。 直齿三面刃铣刀 这种铣刀制造容易，刃磨方便，但由于两侧刃前角γo′=0°，切削 条件较差。 错齿三面刃铣刀 这种铣刀相邻刀齿左、右相错，并制成不同倾斜方向，使每一刀齿
纹在正前角一侧有端齿。由于螺旋角ω的作用,使切削过程平稳,易于排屑,从而改善了切 削条件。 齿三面刃铣刀这种铣刀的特点是将带有齿纹的刀齿镶嵌在刀体的齿槽中。当多次 重磨铣刀宽度变小时,可用移动齿纹的方法来恢复刀齿的宽度尺寸 (4)尖齿铣刀的刃磨尖齿铣刀磨钝后,一般在万能工具磨床上刃磨刀具的后面。刀齿 的前面由支撑片支持着,并由其调节刀齿的位置。为了磨出后角,刀齿应低于铣刀中心,其 值H由下式算出: h do sina 式中d0—一铣刀直径;ao—一铣刀后角。 2.硬质合金端铣刀 硬质合金端铣刀与高速钢铣刀相比,不仅适应于高速铣削,而且加工质量也好,所以它 是目前应用十分广泛的一类铣刀。按其结构特点可分为如下三种。 (1)整体焊接式这种铣刀结构紧凑,制造较易。但刀齿一旦破损整把铣刀将报废,故 目前较少使用。 (2)机夹焊接式这种铣刀是将焊接好的硬质合金刀头,用机械夹固的方式装夹在刀体 槽中。当刀齿磨损到不能使用或刀头破损报废时,只需按上新刀齿即可,故刀体使用寿命长 这种铣刀,既可整体刃磨又可体外刃磨。整体刃磨是将整个铣刀装夹在刃磨机上进行刃 磨;体外刃磨是将各个刀齿从刀体上拆下后进行单独刃磨。 (3)可转位端铣刀由于机夹焊接式铣刀结构复杂,缺点较多,故目前已逐渐被可转位 硬质合金端铣刀代替。可转位端铣刀,它是将硬质合金刀片直接装夹在刀体槽中,当切削刃 磨钝后,将刀片转位或更换新刀片即可继续使用。可转位硬质合金端铣刀具有效率高、寿命 长、使用方便、加工质量稳定等优点 第三次课 §7-2成形车刀 、成形车刀的特点与类型 1.成形车刀的特点 成形车刀是用在各种车床上加工内、外回转体成形表面的专用刀具,其刃形是根据零件 的廓形设计的。它具有如下特点。 (1)生产率高利用成形车刀进行加工,一次进给便可完成零件各表面的加工,因此具 有很高的生产率。故在零件的成批大量生产中,得到广泛的使用
纹在正前角一侧有端齿。由于螺旋角ω的作用，使切削过程平稳，易于排屑，从而改善了切 削条件。 镶齿三面刃铣刀 这种铣刀的特点是将带有齿纹的刀齿镶嵌在刀体的齿槽中。当多次 重磨铣刀宽度变小时，可用移动齿纹的方法来恢复刀齿的宽度尺寸。 (4)尖齿铣刀的刃磨 尖齿铣刀磨钝后，一般在万能工具磨床上刃磨刀具的后面。刀齿 的前面由支撑片支持着，并由其调节刀齿的位置。为了磨出后角，刀齿应低于铣刀中心，其 值 H 由下式算出： 式中 d0——铣刀直径； αo——铣刀后角。 2．硬质合金端铣刀 硬质合金端铣刀与高速钢铣刀相比，不仅适应于高速铣削，而且加工质量也好，所以它 是目前应用十分广泛的一类铣刀。按其结构特点可分为如下三种。 (1)整体焊接式 这种铣刀结构紧凑，制造较易。但刀齿一旦破损整把铣刀将报废，故 目前较少使用。 (2)机夹焊接式 这种铣刀是将焊接好的硬质合金刀头，用机械夹固的方式装夹在刀体 槽中。当刀齿磨损到不能使用或刀头破损报废时，只需按上新刀齿即可，故刀体使用寿命长。 这种铣刀，既可整体刃磨又可体外刃磨。整体刃磨是将整个铣刀装夹在刃磨机上进行刃 磨；体外刃磨是将各个刀齿从刀体上拆下后进行单独刃磨。 (3)可转位端铣刀 由于机夹焊接式铣刀结构复杂，缺点较多，故目前已逐渐被可转位 硬质合金端铣刀代替。可转位端铣刀，它是将硬质合金刀片直接装夹在刀体槽中，当切削刃 磨钝后，将刀片转位或更换新刀片即可继续使用。可转位硬质合金端铣刀具有效率高、寿命 长、使用方便、加工质量稳定等优点。 第三次课 §7-2 成形车刀 一、成形车刀的特点与类型 1．成形车刀的特点 成形车刀是用在各种车床上加工内、外回转体成形表面的专用刀具，其刃形是根据零件 的廓形设计的。它具有如下特点。 (1)生产率高 利用成形车刀进行加工，一次进给便可完成零件各表面的加工，因此具 有很高的生产率。故在零件的成批大量生产中，得到广泛的使用
(2)加工质量稳定使用成形车刀进行切削加工,由于零件的成形表面主要取决于刀具 切削刃的形状和制造精度,所以它可以保证被加工工件表面形状和尺寸精度的一致性和互换 性。一般加工后零件的精度等级可达IT7~IT9,表面粗糙度值可达Ra2.5~10um (3)刀具使用寿命长成形车刀用钝后,一般重磨前面,可重磨次数多,尤其圆体成形 车刀。 (4)刀具制造比较困难,成本高故单件、小批生产不宜使用成形车刀 2.成形车刀的类型 最常用的是沿工件径向进给的成形车刀,按其结构与形状可分为平体、棱体和圆体三种。 (1)平体成形车刀它除了切削刃有一定的形状要求外,结构上和普通车刀相近。因其 允许的重磨次数不多,一般仅用于加工螺纹或铲制成形铣刀、滚刀的齿背。 (2)棱体成形车刀其外形是棱柱体,可重磨次数比平体成形车刀多,刚性也好,但只 能用来加工外成形表面。 (3)圆体成形车刀其外形是回转体,切削刃在圆周表面上分布,与以上两种成形车刀 相比,制造方便,允许重磨次数多。既可用来加工外成形表面,又可用来加工内成形表面, 使用比较普遍,但加工精度与刚性低于棱体成形车刀。 b)棱体 (c)圆体 此外,还有一种沿加工表面的切线方向切人的切向进给成形车刀。因切削刃相对工件有 定的倾斜角,故加工时是逐渐切入与切出工件的,始终只有一小段切削刃在工作,从而减 小了切削力,切削过程比较平稳。一般用于加工刚性较差的外成形表面。与径向进给成形车 刀相比,其切削行程长,生产率较低。 二、成形车刀的前、后角 成形车刀刃形复杂,既有直线也有曲线,各段切削刃主剖面内的前、后角都不相同,故 无法用主剖面内的yo、ao来统一表达。为使重磨后刃形不变,其几何角度规定在进给剖 面内,即在垂直于工件轴线的端剖面内表示 成形车刀的名义前、后角(Yf、af),是当刀具安装在刀夹中,并使切削刃上离工件中 心最近的点(称为基准点)与工件中心等高时得到的。制造刀具时,需按名义前、后角之和( f+af)磨出前面
(2)加工质量稳定 使用成形车刀进行切削加工，由于零件的成形表面主要取决于刀具 切削刃的形状和制造精度，所以它可以保证被加工工件表面形状和尺寸精度的一致性和互换 性。一般加工后零件的精度等级可达 IT7～IT9，表面粗糙度值可达 Ra2．5～10μm。 (3)刀具使用寿命长 成形车刀用钝后，一般重磨前面，可重磨次数多，尤其圆体成形 车刀。 (4)刀具制造比较困难，成本高 故单件、小批生产不宜使用成形车刀。 2．成形车刀的类型 最常用的是沿工件径向进给的成形车刀，按其结构与形状可分为平体、棱体和圆体三种。 (1)平体成形车刀 它除了切削刃有一定的形状要求外，结构上和普通车刀相近。因其 允许的重磨次数不多，一般仅用于加工螺纹或铲制成形铣刀、滚刀的齿背。 (2)棱体成形车刀 其外形是棱柱体，可重磨次数比平体成形车刀多，刚性也好，但只 能用来加工外成形表面。 (3)圆体成形车刀 其外形是回转体，切削刃在圆周表面上分布，与以上两种成形车刀 相比，制造方便，允许重磨次数多。既可用来加工外成形表面，又可用来加工内成形表面， 使用比较普遍，但加工精度与刚性低于棱体成形车刀。 此外，还有一种沿加工表面的切线方向切人的切向进给成形车刀。因切削刃相对工件有 一定的倾斜角，故加工时是逐渐切入与切出工件的，始终只有一小段切削刃在工作，从而减 小了切削力，切削过程比较平稳。一般用于加工刚性较差的外成形表面。与径向进给成形车 刀相比，其切削行程长，生产率较低。 二、成形车刀的前、后角 成形车刀刃形复杂，既有直线也有曲线，各段切削刃主剖面内的前、后角都不相同，故 无法用主剖面内的γo、αo 来统一表达。为使重磨后刃形不变，其几何角度规定在进给剖 面内，即在垂直于工件轴线的端剖面内表示。 成形车刀的名义前、后角(γf、αf)，是当刀具安装在刀夹中，并使切削刃上离工件中 心最近的点(称为基准点)与工件中心等高时得到的。制造刀具时，需按名义前、后角之和(γ f+αf)磨出前面
