直齿圆柱铣刀铣削运动和结构分析
2铣刀的种类和结构特点
铣刀的种类和结构特点铣刀的种类很多(大部分已经标准化)，其分类方法也很多，下面是几种通常的分类方法和常用的铣刀。
按铣刀切削部分的材料分类：高速钢铣刀、硬质合金铣刀、特殊材料刀具、涂层刀具等。
高速钢铣刀有整体的和镶齿的两种一般形状较复杂的铣刀都是整体高速钢铣刀．硬质合金铣刀、陶瓷刀具以及超硬材料刀具大多数不是整体的，将硬质合金刀片以焊接或机械夹固的方式镶装在铣刀刀体上，如硬质合金立铣刀、三面刃铣刀等。
按铣刀的刀齿结合方式分类：整体铣刀、镶齿铣刀及特殊形式铣刀等。
整体铣刀是指铣刀的切削部分，装夹部分及刀体成一整体。
这类铣刀可用高速钢整料制成，也可用高速钢制造切削部分，用结构钢制造刀体部分，然而焊接成一整体，直径不大的立铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀都采用这种结构．镶齿铣刀可分为焊接式和机夹式。
机夹式根据刀体结构不同，可分为可转位和不转位。
不转位的如高速钢镶齿铣刀的刀体用结构钢，刀齿是高速钢，刀体和刀齿利用尖齿形槽镶嵌在—起。
直径较大的三面刃高速钢铣刀和高速钢套式面铣刀，一般都采用这种结构。
可转位铣刀是用机械夹固的方式把硬质合金刀片或其它刀具材料安装在刀体上，因而保持了刀片的原有性能。
刀刃磨损后，可将刀片转过一个位置继续使用。
这种刀具节省了材料，节省了刃磨时间，提高了生产效率。
特殊型式铣刀有复合刀具、可逆攻螺纹刀具等等。
按刀齿齿背的形式分类：（见图1-4-3）尖齿铣刀、铲齿铣刀。
尖齿铣刀的刀齿截面上，齿背是由直线或折线组成，如图1-4-3（b）所示。
这类铣刀齿刃锋利，刃磨方便，制造比较容易，生产中常用的二面刃铣刀、圆柱铣刀等都是尖齿铣刀。
铲齿铣刀的刀齿截面上，齿背是阿基米德螺线，齿背必须在铲齿机床上铲出。
如图1-4-3（a）所示。
这类铣刀刃磨后，只要前角不变，齿形也不变。
由于铲齿铣刀前角小，因此切削性能差。
成形铣刀为了保证刃磨后齿形不变，一般都采用铲齿结构。
图1-4-3 铣刀刀齿的结构形式(a) 铲齿铣刀的刀背截面(b)尖齿铣刀的刀背截面按铣刀的安装方式分类：带孔铣刀、带柄铣刀。
铣刀有哪些种类？数控铣刀有哪些类型？【全】
铣刀有哪些种类？数控铣刀有哪些类型？铣刀是用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。
主要用于金属模具、机床零部件、各种电子机器零部件等精密加工的消耗性切削工具（主要用于仿形铣削、靠模铣、端面铣削等）。
工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量。
铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。
铣刀常见有两种材料：高速钢，硬质合金。
后者相对前者硬度高，切削力强，可提高转速和进给率，提高生产率，让刀不明显，并加工不锈钢/钛合金等难加工材料，但是成本更高，而且在切削力快速交变的情况下容易断刀。
铣刀有哪些种类？铣刀有哪些规格？你知道铣刀有哪些?你知道铣刀有哪些类型吗? 铣刀有哪些种类？1. 平铣刀：平铣刀为卧式铣床上加工平面最常用之刀具，平铣刀为圆盘型或圆柱型，外圆周上有刀齿，用于铣削与刀轴平行之平面，平铣刀的刀刃有直刃形，与螺旋刃形，一般以螺旋刃形较常用。
直齿刀刃宽度在20mm以下，因其刀刃多，切屑槽小，仅适于轻铣削及硬质材料的铣削。
而刀宽超过20mm以上时通常制成螺旋齿，以降低剪切力，防止铣削时产生的震动，其刀刃数少，有较大之切屑槽，适于重铣削及软质材料之铣削。
2. 侧铣刀：侧铣刀的外形与直刃形平面铣刀类似，除具备平铣刀的形状和功用外，侧面亦有刀刃，可同时铣削工作物的平面与侧面。
依刀刃形状可分为直齿、螺旋齿及交错齿三种形式，交错齿侧铣刀铣切时应力可相互抵销，减少震动，铣削效率较好，适合重铣削。
3. 锯割铣刀：此种铣刀类似平铣刀或侧铣刀，但其厚度甚薄(6mm以下)，且没有侧刀齿，其两边均准确磨光并向中心逐渐磨薄，使其铣切时有适当的间隙，而不会产生摩擦，用于铣切窄槽及锯割材料。
4. 面铣刀：面铣刀系一圆盘状台形本体的周围及侧面具有刀刃的铣刀，此种铣刀主要铣削较大的平面，铣刀刀面宽大，铣刀本体一般以工具钢制成，在嵌入高速钢或碳化物刀刃。
5. 端铣刀：此类铣刀在圆周面及端面均有刀刃，用以铣削平面、端面、肩角及沟槽。
(完整版)15-铣削与铣刀解析
轴向铣削分力作用于主轴方向 与刀齿所受的轴向抗力大小相等方向相反
铣削分力的示意图
水平进给力和垂直进给力
▪ 水平进给力 在进给方向上的分力(纵向进给力)
垂直进给力 在垂直于进给方向上的分力 作用在铣床升降工作台运动方向上
周铣时切削厚度的计算
▪ 周铣时，切削厚度的值：
平均切削厚度为：
端铣时切削厚度的计算
切削厚度
平均切削厚度
▪ 端铣刀
切削面积的计算
圆柱铣刀
切除量和平均面积
单位体积的切除量
▪ 平均切削面积
铣削分力
▪ 主铣削力 主运动方向上的分力，作用在铣刀切线上 消耗机床的主要功率的力
法向铣削力
力的方向向下，宜铣刚性差的工件、打刀
一般情况下，尤其是粗加工或是加工有硬皮的毛坯 时，多采用逆铣。精加工时，加工余量小，铣削力
小，不易引起工作台窜动，可采用顺铣。
逆铣和顺铣
铣削方式
端铣法 对 称 铣 削：切入和切出的厚度相同(淬硬钢) 不对称逆铣：切入厚度小切出厚度大(碳钢等) 不对称顺铣：切入厚度大切出厚度小(不锈钢)
铣削深度应小于铣刀长度
进给量的选择
▪ 衡量铣削效率的重要指标
粗铣时受切削力限制 半精铣精铣时受表面粗糙度限制 高速钢铣刀，不宜铣削力过大 硬质合金铣刀，进给量取小值
铣削速度的确定
▪ 铣削速度的经验公式
材料和铣刀的系数 铣削速度也可查切削用量手册确定
15.4 成形铣刀的特点和分类
▪ 切削刃的廓形根据工件廓形设计。
齿背曲线
▪ 是刀齿后刀面在垂直于铣刀轴线端平面中的截
线
刀齿的廓形取决于铲刀的刃形 齿背曲线的形状影响后角的大小和重磨
铣工工艺学——直齿圆柱齿轮的铣削
原因： ①铣刀模数或刀号选择错误 ②铣削宽度计算错误或调整不准
⑸齿面Ra值过大
原因 ①铣刀磨损变钝,铣刀安装摆动大 ②铣削用量选择不当 ③铣削时震动大
小结
1、了解直齿圆柱齿轮铣轮铣削方法 4、了解直齿圆柱齿轮的检测项目
作业
教材202页：11、12、13
用Ra样块进行比较检测
2、铣削质量分析 ⑴齿数z与给定齿数z不符
原因： ①分度计算错误 ②选错分度盘孔盘孔圈或分度叉之间孔距数不对
⑵齿距偏差过大,齿厚大小不等
原因： ①工件径向跳动过大,未进行校正 ②分度不准,分度手柄向两方面转动,引起蜗轮蜗杆副传动间隙影响
⑶轮齿偏斜(困牙)
原因： 铣刀廓形轴线未对准齿胚中心,对中误差过大
9.4 直齿圆柱齿轮的铣削
一、课前提问
1、直齿圆柱齿轮的检测项目有哪些？ 2、加工出来的齿轮齿厚各不相同，周节误差过大的原因是
不是要铣刀没有对准轮胚中心× 3、公法线长度测量是圆柱直齿轮测量中不受齿轮外径影响
的方法OK 二、教学重点
1、了解直齿圆柱齿轮铣削前准备工作 2、明确直齿圆柱齿轮铣削方法
齿轮铣削的基本要求是保证齿形准确和分齿均匀。
2、铣削宽度ae
等于齿高h（h=2.25m)。齿轮一般分粗精铣，粗铣时要预留精 铣余量，余量按0.15—0.30mm预留。
二、铣削方法
1、试铣：先在轮胚上铣削出浅刀痕，检查刀痕无误后再正式铣削。 2、铣齿：分粗精铣两次加工
3、补充进刀量的确定 补充进刀量随齿轮采取的测量方法不同分别计算
⑴分度圆弦齿厚进刀值ΔS
轮胚安装在校好的两顶尖之间，在轮胚上划出两条齿顶轮 廓线后转动轮胚到最高处，用铣刀铣槽直到槽位置在两线中 间。（图9-13）
常用尖齿铣刀的结构和应用
1.增大刀齿螺旋角 对于圆柱形铣刀，采用螺旋刀齿可实现斜角切削，以减小铣削时
的冲击。增大螺旋角可增加刀具的实际工作前角，减小刃口实际钝圆 半径，从而减小切削变形和切削力，缩短切入过程，提高加工表面质 量。但螺旋角的增大还受具体加工条件的制约，并非越大越好。 2.采用分屑措施
铣刀切削刃采用分屑措施可减小切屑变形，有利于切屑的卷曲、 容纳和排出，因而采用分屑措施是改善铣刀切削性能的有效途径之一。 分屑的方法包括开分屑槽和交错切削分屑。 1）开分屑槽
圆柱形铣刀和立铣刀均采用开分屑槽的分屑方法。这些刀具的特 点是切削刃工作长度较长，刀齿切削刃上开分屑槽后，可以切断切屑 的横向联系，减小切屑变形。
开分屑槽
2）交错切削分屑 三面刃铣刀和锯片铣刀等切槽铣刀均采用交错切削分屑的方法。由
于这些铣刀切削刃较短，无法用开分屑槽方法分屑，因而只能在前、后 刀齿上交错磨去一部分切削刃，使每齿切削宽度减小一半，显著地改善 容屑、排屑条件，从而大幅度提高铣刀的切削性能，如图所示。
4.键槽铣刀
如图所示为键槽铣刀的结构。它的铣刀直径d=2～40 mm。键槽铣刀
有两个刀齿，在圆柱面和端面上都有切削刃。由于齿数少，螺旋角小， 端面切削刃的强度大，工作时键槽铣刀能沿铣刀轴线作进给运动。使用 这种铣刀加工时，要作多次垂直进给和水平进给才能完成键槽的加工。
键槽铣刀的结构
1.2 改进尖齿铣刀切削条件的主要途径
常用尖齿铣刀的结构和应用
1.1 尖齿铣刀的主要结构及参数
1.圆柱形铣刀 如图所示为圆柱形铣刀的结构。它可分成粗齿和细齿两种。粗
Hale Waihona Puke 齿圆柱形铣刀具有齿数少、刀齿强度高、容屑空间大、重磨次数多等 特点，适用于粗加工。细齿圆柱形铣刀具有齿效多，工作平稳等特点， 适用于精加工。
铣削加工与刀具
三、铣削加工与刀具铣削是广泛使用的切削加工方法之一，它适用于加工平面、阶台面、沟槽、成形表面以及切断等。
铣刀的每一个刀齿都相当于一把车刀，它的切削基本规律与车削相似，但铣削是断续切削，切削厚度和切削面积随时在变化，所以铣削过程具有一些特殊规律。
以圆柱铣刀和面铣刀为例，介绍铣刀的几何参数和铣削过程特点，分析常用尖齿铣刀的结构特点、应用范围，为掌握常用标准铣刀的合理选用打下初步基础。
1. 铣刀的类型和几何参数（1）铣刀的类型铣刀是刀齿分布在旋转表面上或端面上的多刃刀具。
按刀齿齿背形状可分为尖齿铣刀和铲齿铣刀。
尖齿铣刀与铲齿铣刀相比，具有加工表面质量好，耐用度髙，切削效率髙等优点，因此得到广泛的使用。
铲齿铣刀沿前刀面可以重磨，重磨后铣刀刃形能保持不变，当铣刀具有复杂刃形时，铣刀制造容易、重磨简单，主要用于加工成形表面。
（2）铣刀的几何参数以圆柱铣刀和面铣刀为例来分析铣刀的几何参数。
铣削时，铣刀旋转是主运动，工件与铣刀沿进给方向相对运动是进给运动。
铣刀的主剖面标注坐标系由pr 、ps和p三平面组成：基面pr是过切削刃上的选定点且包含铣刀轴线的平面，即垂直于主运动速度方向的平面；切削平面ps是过切削刃上选定点与切削刃相切且垂直于基面的平面；主剖面p是通过切削刃上选定点，同时垂直于基面与切削平面的平面。
圆柱铣刀的主剖面p0与进给剖面pf；切削平面ps与切深剖面pp相互重合。
铣刀的主剖面p亦即为铣刀的端平面。
由于设计和制造的需要，铣刀的标注几何角度除规定在主剖面系外，还分别规定法剖面系和进给切深剖面系。
2）铣刀的几何角度车刀几何角度的定义也适用于铣刀。
①圆柱铣刀的几何角度圆柱铣刀的主剖面和进给剖面相重合，所以前角γ0和后角a分别等于进给前角γf和进给后角αf ，图纸上应标注γn和a。
主剖面、法剖面之间前角、后角关系可用下式换算：ββγγc o sc o satgatgtgtgnn==……………………4-13 4-14式中：β－螺旋角，相当于车刀上的刃倾角λs。
铣削加工与锯切加工工艺的切削力分析
铣削加工与锯切加工工艺的切削力分析铣削的加工方式有顺铣和逆铣两种加工方式。
逆铣是刀具旋转方向与进给走刀方向相反，顺铣则是刀具旋转方向与进给走刀方向相同，按ISO3003/I标准规定，所有切削运动方向U与速度方向Uf均以刀具相对工件为准，当U与Uf间的夹角φ＜90°为逆铣如下图a，而φ＞90°为顺铣如下图b顺铣的平均切削厚度较大，切削时刀尖切入工件时的切削深度最大，切屑由厚变薄，切削变形小，可减少切削功率的消耗，由于φ＞90°垂直铣削分力把工件压向工作台，铣削比较平稳，加工出的表面粗糙度较高。
因此刀具的耐用度也高。
但顺铣加工表面较硬的工件时，刀尖扎入工件时（刀具刀尖强度最低），刀尖的寿命较低。
因加工高温合金材料时，工件表面的加工表面硬化比较严重，因此在加工高温合金材料时往往建议进行逆铣加工。
逆铣时，刀尖从零开始切入工件，切屑由薄变厚，由于开始加工时，切削深度为零，刀尖切入点工件材料处的金属表面首先产生压缩变形，因此容易产生打滑现象，使得刀尖后面与工件接触产生磨损，刀尖扎入工件厚，切削深度由小变大切削阻力也会急剧变大，从而造成逆铣的切削力比顺铣的切削力大（据统计大约切削力大3倍左右）。
铣削切削力分析（因要与锯切切削力对比按直齿圆柱铣刀）：切削深度ap在直齿圆柱铣削时等于切削宽度aw，因铣刀在加工过程中有多个齿同时工作，因此切削总宽度（总深度）为：---(1)π带入切削力理论公式得到：（N）---（2）考虑高速加工时，刀具切削力下降的问题，所以上述切削力根据加工铝合金（铜合金）时的切削系数和指数得出如下公式：（）（N） ---（3）Fz-主切削力（N）Ap-切削深度（mm）Ae-切削宽度（mm）Af-吃刀深度（mm）Z-参与加工齿数D0-刀盘直径（mm）铣削功率： kw ---（4）u-切削速度m/s锯切加工切削力分析：锯切的主运动是带锯条的直线移动，进给运动为带锯条扎入工件表面的运动。
第15章 铣削与铣刀
4、铣削功率Pc Pc Fc vc 根据铣削功率和铣床传动总效率，可以验证机 床的电机功率是否能满足切削需要。 四、铣削方式 铣削方式—指用铣刀切出切屑的方式。 1、周铣法 用圆周铣刀铣削平面的方法称为周铣法。周铣 法的铣削方式有两种： 1）逆铣与顺铣 周铣法的顺铣与逆铣见下图。
金属切削原理及刀具
山东英才学院
第十五章 铣削与铣刀
第一节 铣刀的种类与用途 铣刀是广泛用于平面及各种成形表面加工的 刀具。例如：铣平面、沟槽、台阶、花键、 齿形、内腔、螺纹和铣成形表面。 铣削是切削加工中典型的多齿（或多刃）切 削加工方法。铣削的效率很高，受力很不平 稳，切削层参数也是变化的很有特点。下面 让我们先来认识一下各种铣刀。见下图。
一、按用途分类 铣刀可分为：端铣刀（面铣刀）、圆周铣刀、也 叫圆柱铣刀、盘铣刀、锯片铣刀、立铣刀、键槽 铣刀、球刀、角度铣刀、R铣刀、成形铣刀等。 二、按齿背形式分类 1、尖齿铣刀—齿背是用铣刀铣出来的。齿背就 是后刀面，用钝后重磨后刀面。 2、铲齿铣刀—齿背是用铲刀铲出来的。用钝后 重磨前刀面。 三、按铣削原理分类
第二节 铣刀的几何角度 以下主要通过圆柱铣刀及面铣刀的铣削特点。 介绍铣刀的几何参数、几何角度。 铣刀是多齿刀具，它的每一个齿都可以看作 是一个车刀刀头，因此车刀几何角度的相关 定义完全适用于铣刀。 一、周铣刀的几何角度 周铣刀的几何角度见下图。
1、前角。为了便于制造，规定圆柱铣刀的前角用 法平面前角γn表示。 tg n tg o cos 铣削钢件： γo=10°～ 20° 铣削铸铁件： γo=5°～ 15°
铣削合力使用时也经常分解为两个分力。一个 是水平方向的分力，一个是垂直方向的分力。 1）水平方向的分力称为水平进给力，它作用 在铣床工作台纵向进给方向上。 2）垂直方向的分力称为垂直进给力，它作用 在铣床升降台运动方向上。 2、作用于工件的切削分力 1）纵向进给力。 平行于铣床的纵向进给方 向。其作用方向可能与进给方向一致，也可能 与进给方向相反。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
仿真分析A点运动轨迹
实例：直齿圆柱铣刀铣削运动和结构分析 2. 铣刀逆铣的运动分析
运动仿真
实例：直齿圆柱铣刀铣削运动和结构分析 3. 铣刀模态分析
对直齿圆柱铣刀进行模态分析可以得到铣刀的固有振动频率和振型 直齿圆柱铣刀的夹持相当于固定端约束，因此将刀柄外端面设为全约束。
实例：直齿圆柱铣刀铣削运动和结构分析 3. 铣刀模态分析
实例：直齿圆柱铣刀铣削运动和结构分析 2. 铣刀逆铣的运动分析
图中h表示铣削的深度，A为铣削轨迹上任意点， B为A在铣刀切削圆上的对应点。铣刀绕定轴O’以 角速度ω做等速旋转，此为铣削的主运动，设铣 刀端点的线速度为V=20m/s；工件相对铣刀的运动 称为进给运动U，此处采用每齿进给量为Uz=1mm。 铣削运动为主运动和进给运动的合成。当进给运动 为等速直线运动时，切削运动的轨迹为摆线，逆铣 时切削轨迹上任意点A在图4所示xOy坐标系下的方程为：
图4 圆柱铣刀切削轨迹
xA
D U sin Z 2 D y A (1 cos ) 2
实例：直齿圆柱铣刀铣削运动和结构分析 2. 铣刀逆铣的运动分析
理论分析A点的运动轨迹
实例：直齿圆柱铣刀铣削运动和结构分析 2. 铣刀逆铣的运动分析
运动仿真
在三维坐标平面内，切削刃端点的空间运动轨迹曲线下图所示 ：
实例：直齿圆柱铣刀铣削运动和结构分析 4. 铣削切入Fra bibliotek程的铣削力仿真
实例：直齿圆柱铣刀铣削运动和结构分析 5. 铣刀应力分析
图5-a为铣刀受到9.045×103N的冲击载荷下应力云图。从图中可以看到， 铣刀最大应力为420MPa。图5-b为铣刀受到1.3225×104N的冲击载荷应力云图。 从图中可以看到，铣刀最大应力为566MPa。可以看到，铣刀转速越高，铣刀 刀齿内部应力越大。而木材的实际加工过程也反映出，主运动速度（铣刀或工 件的转速）越高，切入时越容易发生崩刃、断刀现象。
直齿圆柱铣刀铣削运动和结构分析
1. 直齿圆柱铣刀模型 2. 铣刀逆铣的运动分析
3. 铣刀模态分析
4. 铣削切入过程的铣削力仿真
5. 铣刀应力分析
实例：直齿圆柱铣刀铣削运动和结构分析 1. 直齿圆柱铣刀模型
在木材加工中，铣削加工所占比例最大， 小直径 柄铣刀应用广泛。直齿圆柱柄铣刀如下图所示：
直径D=6.25mm， 切削厚度即刀片宽度H=20mm。
实例：直齿圆柱铣刀铣削运动和结构分析 4. 铣削切入过程的铣削力仿真
高速切削是木材加工的特点，铣削过程中铣刀的回转速度多在 3000r/min以上。高速铣削使木材加工有高生产率和光洁的表面质量， 但是也带来了一些实际问题。特别是当小直径铣刀以顺铣方式加工硬 度很大的木材工件，切削厚度的变化是由厚到薄，刚刚切入时对刀齿 的冲击很大，瞬间产生的接触力很容易引起铣刀的磨损甚至崩刃。
铣削的刀齿是间断地 ， 因此铣削力也是间断的
铣削系统仿真模型
实例：直齿圆柱铣刀铣削运动和结构分析 4. 铣削切入过程的铣削力仿真
在铣刀与木材工件之间设置接触碰撞关系以获得铣刀切入时的瞬时碰撞 力，并用此瞬时碰撞力模拟铣削时的切削力。切削力的水平分力与进给运动 同向，用Fx表示。 铣刀旋转速度为9×10^3r/min，直线进给速度为0.15m/s的铣削过程中水 平分力Fx 的变化曲线如图：