第十章-铣削与铣刀

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Pr:通过选定点并包含轴线的平面切削平面Ps:通过选定点并切于过渡表面的平面正交平面Po:与假定工作平面Pf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λs就是铣刀的螺旋角ω，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900圆柱铣刀的前角γn在法平面Pn中测量，后角α0在正交平面P0中测量。γ0与γn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aP平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸端铣时，ap为切削深度，圆周铣时，ap为被加工表面的宽度2.侧吃刀量ae垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸端铣时ae为被加工表面宽度，圆周铣时，ae为切削层深度3.进给量fz、f、vf每齿进给量fz,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vf，每分钟铣刀相对工件的移动距离，单位为mm/minZnffnvzf4.铣削速度vc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)1000/dnvc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DhDbDavAsinzDfhrzDfhsincosrzDfhsincos∑1cosezpzDDDθafbhA==rpDabsin/dZfaadnvaavQAzepfepwDav铣削力一、铣削分力铣削力(称切向力或圆周力)Fc:作用在主运动方向的分力垂直铣削力FcN(径向分力)：垂直于主运动方向上的分力背向力FP(轴向分力)：作用在主轴方向Fc与Fcn合力Fa可分解为：进给力Ff:作用在铣床工作台纵向进给方向上垂直进给力FfN：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ε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.1)铣刀壁厚m》0.4d1,如不能满足，加大铣刀外径。2)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γf=10°，αf=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=40mm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≥0.4d1m=(140－2×16－40)／2＝340.4d1=0.4×40＝16m=34＞0.4d1＝16满足要求2、验算铣刀后角αox•要求满足条件：tanαox=R／Rxtanαfsinκrx＞3°～4°tanαf=KZ／πd(K=9Z=10d=140κrx=15°)tanαox=9×10×sin15°／π×140＝90×0.2588／439.8226=0.0529577αox=3.03°，满足要求3、验算齿根强度•要求满足条件：C≥（0.8～1.8）HC=(d/2―Kε3/ε―h)sinε3=(140/2―9×5/6―26)sin30°=18H=h＋K＋r=26＋9＋1＝36•(8～1.8）H＝28.8～64.8C=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)⑴R2＝R－h2＝140／2－5.6＝64.4R2＝64.4mm•⑵sinγf2＝Rsinγf／R2＝70sin10°／64.4＝0.18875γf2＝10.879°•⑶ψ2＝γf2－γf＝10.88°－10°＝0.88°ψ2＝0.88°•⑷h2’＝h2－KZψ／360°＝5.6－9×10×0.88°／360°＝5.38•h2’＝5.38mm•⑸R3＝R－h3＝140／2－11.9＝58.1R3＝58.1mm•⑹sinγf3＝Rsinγf／R3＝70sin10°／58.1＝0.20921γf3＝12.076°•⑺ψ3＝γf3－γf＝12.076°－10°＝2.076°ψ3＝2.076°•⑻h3’＝h3－KZψ3／360°＝11.9－9×10×2.076°／360°＝11.380•h3’＝11.38mm•⑼R4＝R－h4＝140／2－18.7＝51.3R4＝51.3mm•⑽sinγf4＝Rsinγf／R4＝70sin10°／51.3＝0.2369γf4＝13.706°•⑾ψ4＝γf4－γf＝13.706°－10°＝3.706°ψ4＝3.706°•⑿h4’＝h4－KZψ4／360°＝18.7－9×10×3.706°／360°＝17.773•h4’＝17.77mm•⒀R5＝R－h5＝140／2-26＝44R5＝44mm•⒁sinγf5＝Rsinγf／R5＝70sin10°／44＝0.2763γf5＝16.037°•⒂ψ5＝γf5-γf＝16.037°-10°＝6.037°ψ5＝6.037°•⒃h5’＝h5－KZψ5／360°＝26－9×10×6.037°／360°＝24.491•h5’＝24.49mm•⒄tanβc=h5tanβw／h5’=26tan15°／24.49=0.2844βc=15°54’44”2、铣刀前面刃型计算(前面刃形高度和齿形角计算)•⑴h2”=R2sinψ2／sinγf=64.4sin0.88°／sin10°=5.6958h2”=5.7mm•⑵h3”=R3sinψ3／sinγf=58.1sin2.076°／sin10°=12.12h3”=12.12mm••⑶h4”=R4sinψ4／sinγf=51.3sin3.706°／sin10°=19.095•h4”=19.1mm•⑷h5”=R5sinψ5／sinγf=44sin6.037°／sin10°=26.65•h5”=26.65mm•⑸tanβr=h5tanβw／h5”=26tan15°／26.65=0.2614•βr=14°39’四、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