铣刀的基本知识

铣刀的基本知识

第一节铣刀材料的种类及牌号

1、铣刀切削部分材料的基本要求：

1）高硬度和耐磨性：在常温下，切削部分材料必须具备足够的硬度才能切入工件；具有高的耐磨性，刀具才不磨损，延长使用寿命。

2）好的耐热性：刀具在切削过程中会产生大量的热量，尤其是在切削速度较高时，温度会很高，因此，刀具材料应具备好的耐热性，既在高温下仍能保持较高的硬度，有能继续进行切削的性能，这种具有高温硬度的性质，又称为热硬性或红硬性。

3）高的强度和好的韧性：在切削过程中，刀具要承受很大的冲击力，所以刀具材料要具有较高的强度，否则易断裂和损坏。由于铣刀会受到冲击和振动，因此，铣刀材料还应具备好的韧性，才不易崩刃，碎裂。

2、铣刀常用材料：

（1）高速工具钢（简称高速钢，锋钢等），分通用和特殊用途高速钢两种。其具有以下特点：

a、合金元素钨、铬、钼、钒的含量较高，淬火硬度可达HRC62—70。在6000C高温下，仍能保持较高的硬度。

b、刃口强度和韧性好，抗振性强，能用于制造切削速度一般的刀具，对于钢性较差的机床，采用高速钢铣刀，仍能顺利切削。

c、工艺性能好，锻造、加工和刃磨都比较容易，还可以制造形状较复杂的刀具。

d、与硬质合金材料相比，仍有硬度较低，红硬性和耐磨性较差等缺点。

（2）硬质合金：是金属碳化物、碳化钨、碳化钛和以钴为主的金属粘结剂经粉未冶金工艺制造而成的。其主要特点如下：

能耐高温，在800—10000C左右仍能保持良好的切削性能，切削时可选用比高速钢高4—8倍的切削速度。常温硬度高，耐磨性好。抗弯强度低，冲击韧性差，刀刃不易磨的很锋利。

常用的硬质合金一般可以为三大类:

①钨钴类硬质合金（YG）

常用牌号YG3、YG6、YG8，其中数字表示含钴量的百分率，含钴量愈多，韧性愈好，愈耐冲击和振动，但会降低硬度和耐磨性。因此，该合金适用于切削铸铁及有色金属，还可以用来切削冲击性大的毛坯和经淬火的钢件和不锈钢件。

②钛钴类硬质合金(YT)

常用牌号有YT5、YT15、YT30，数字表示碳化钛的百分率。硬质合金含碳化钛以后，能提高钢的粘结温度，减小磨擦系数，并能使硬度和耐磨性略有提高，但降低了抗弯强度和韧性，使性质变脆，因此，该类合金适应切削钢类零件。

③通用硬质合金

在上述两种硬质合金中加入适量的稀有金属碳化物，如碳化钽和碳化铌等，使其晶粒细化，提高其常温硬度和高温硬度、耐磨性、粘接温度和抗氧化性，能使合金的韧性有所增加，因此，这类硬质合金刀具有较好的综合切削性能和通用性，其牌号有：YW1、YW2和YA6等，由于其价格较贵，主要用于难加工材料，如高强度钢、耐热钢、不锈钢等。

第二节铣刀的种类及标记

1、铣刀的种类：按铣刀切削部分的材料分：

a、高速钢铣刀：较复杂的刀具用此类

b、硬质合金铣刀：大都是用焊接或机械夹固于刀体

按铣刀的用途分：

a、加工平面的铣刀：圆柱铣刀、端铣刀等

b、加工沟槽（或阶台）的铣刀：立铣刀、盘形铣刀、锯片铣刀等

c、特形面用的铣刀：成形铣刀等

按铣刀的构造分：

a. 尖齿铣刀：齿背的截形是直线或折线，制造和刃磨容易，刃口较锋利。

b. 铲齿铣刀：齿背的截形是一条阿基米德螺旋线，这类铣刀刃磨后，只要前角不变，齿形也不变，适宜成形铣刀

2、铣刀的标记（材料一般采用W18Cr4V）尺寸规格标记：圆柱铣刀、三面刃、锯片铣刀等以外径X宽度X内孔（X角度或圆弧半径），立铣刀和键槽铣刀一般只标注外圆直径。

第三节铣刀的主要几何参数及作用

1、铣刀的各部分名称①基面：通过切削刀上任意一点并与该点切削速度垂直的平面

②切削平面：通过切削刃并与基面垂直的平面

③前刀面：切屑流出的平面

④后刀面：与加工表面相对的面

2、圆柱铣刀的主要几何角度及作用①前角γ0：前刀面与基面之间的夹角。作用是使刀刃锋利，切削时金属变形减小，切屑容易排出，从而使切削省力；

②后角α0：后刀面与切削平面之间的夹角。其主要作用是减少后刀面与切削平面之间的磨擦，减小工件的表面粗糙度；

③旋角0：螺旋齿刀刃上的切线与铣刀轴线之间的夹角。作用是使刀齿逐步地切入和切离工件，提高切削平稳性。同时，对于圆柱铣刀，还有使切屑从端面顺利流出的作用

3、端铣刀的主要几何角度及作用端铣刀多一个副切削刃，因此除了前角，后角外还有：

①主偏角Kr：主切削刃与已加工表面的夹角。其变化影响主切削刃参加切削的长度，改变切屑的宽度和厚度

②副偏角Krˊ：副切削刃与已加工表面的夹角。作用是减少副切削刃和已加工表面的磨擦，并影响副切削刃对已加工表面的修光作用

③刃倾角λs：主切削刃与基面之间的夹角。主要起到斜刃切割的作用

第四节成形铣刀

成形铣刀是用于加工成形表面的专用铣刀，它的刀刃廓形需要根据被加工工件廓形进行设计计算，可在通用铣床上加工形状复杂的表面，能保证形状基本一致，且效率高，在成批生产和大量生产中被广泛应用。

1、铲齿的基本概念：成形铣刀可分为尖齿和铲齿两种.

尖齿成形铣刀的铣削和重磨需要专用靠模，制造和刃磨都较困难。

铲齿成形铣刀齿背是在铲齿车床上铲削和铲磨而成，重磨时只磨前刀面，因为前刀面是平面，所以刃磨比较方便，目前成形铣刀主要采用铲齿齿背结构。铲齿齿背应满足两个条件：

①重磨后切削刃形状不变；②获得所需后角。

2、齿背曲线及方程：通过铣刀切削刃上任意点作垂直于铣刀轴线的端剖面，它与齿背表面的交线称为铣刀的齿背曲线。

齿背曲线主要应满足两个条件：一是铣刀每次重磨后的后角基本不变；另一是制造简单。

能满足后角不变的曲线只有对数螺旋线，但难以制造。阿基米德螺旋线能满足后角基本不变，制造简单，容易实现。所以在生产上广泛采用阿基米德螺旋线作为成形铣刀齿背曲线。

由几何学知识，阿基米德螺旋线上各点的向量半径ρ值，随向量半径的转角θ值的增减而等比例地增减。。

因此，只要由等速旋转运动与沿半径方向的等速直线运动两者组合，就可获得阿基米德

螺旋线。

用极坐标来表示：当θ=00时，ρ=R，（R为铣刀半径），当θ>00时,ρ铣刀齿背的一般方程式为:ρ=R-CQ

假设铲刀不退回，则铣刀每转过一个齿间角ε=2π/z ，铲刀的铲齿量为K，与此相适应，凸轮的升高量也应为K。为了使铲刀能等速移动，凸轮上的曲线应为阿基米德螺旋线，故容易制造。此外，凸轮尺寸仅决定于铲销量K值，与铣刀直径齿数及后角无关。只要产销量相等，凸轮即可通用。这也是目前铲齿成形铣刀齿背广泛采用阿基米德螺旋线的原因。

当铣刀半径R和铲削量K为已知时，既可求得C：

当θ=2π/z 时ρ=R-K

则R-K=R-2πC /z ∴C= Kz/2π

第五节铣刀钝化之后会出现的现象

1、从切屑形状上看，切屑变得粗大，呈片状，由于切屑温度升高，切屑颜色发紫冒烟。

2、工件加工表面的粗糙度很差，工件表面出现亮点有啃刀痕迹或波纹。

3、铣削过程产生很严重的振动，且有不正常噪音。

4、从刀口形状看，刀口有发亮的白点。

5、当采用硬质合金铣刀铣钢件时，常飞出大量火雾。

6、用高速钢铣刀铣钢件，如用油类润滑冷却时，会产生大量烟雾。

当铣刀钝化之后，应及时停车检查铣刀磨损情况，如果磨损的较轻微，可用油石修磨切削刃，然后再用；如果磨损得较重，必须进行刃磨，以防止铣刀过度的磨损。