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铣削、铣床与铣刀

作者：李自通田汝相黃代荣朱广颐胡孝忠

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铣削

用旋转的铣刀作为刀具的切削加工。铣削一般在铣床或镗床上进行，适于加工平面、沟槽、各种成形面(如花键、齿轮和螺纹)和模具的特殊形面等。铣削的特征是：①铣刀各刀齿周期性地参与间断切削；②每个刀齿在切削过程中的切削厚度是变化的。图1是几种常见的铣削加工方式。

图1 几种常见的铣削方式

切削速度v(米/分)是铣刀刃的圆周速度。铣削进给量有3种表示方式：①每分钟进给量v_f(毫米/分)，表示工件每分钟相对于铣刀的位移量；②每转进给量f(毫米/转)，表示在铣刀每转一转时与工件的相对位移量；③每齿进给量a_f(毫米/齿)，表示铣刀每转过一个刀齿的时间内工件的相对位移量。铣削深度a_p(毫米)是在平行于铣刀轴心线方向测量的铣刀与工件的接触长度。铣削切削弧深度a_e(毫米)是垂直于铣刀轴心线方向测量的铣刀与工件接触弧的深度。用高速钢铣刀铣削中碳钢的切削速度一般为20～30米/分；用硬质合金铣刀可达60～90米/分。

铣削一般分周铣和端铣两种方式。周铣(图2)是用刀体圆周上的刀齿铣削，其周边刃起切削作用，铣刀的轴线平行于工件的加工表面。

图2 两种周铣方式

端铣(图3)是用刀体端面上的刀齿铣削，周边刃与端面刃同时起切削作用，铣刀的轴线垂直于一个加工表面。

图3 三种端铣方式

周铣和某些不对称的端铣又有逆铣和顺铣之分。凡刀刃切削方向与工件的进给运动方向相反的称为逆铣；方向相同的称为顺铣。逆铣时，铣刀每齿的切削厚度是从零逐渐增大，所以刀齿在开始切入时，将与切削表面发生挤压和滑擦，这对铣刀寿命和铣削工件的表面质量都有不利影响。顺铣时的情况正相反，所以顺铣能提高铣刀寿命和铣削表面质量，并能减小机床的功率消耗。但顺铣时铣刀所受的切削冲击力较大，当机床的进给传动机构有间隙或铸锻毛坯有硬皮时不宜采用顺铣，以免引起振动和损坏刀具。

铣刀是一种多齿刀具，同时参与切削的切削刃总长度较长，并可使用较高的切削速度，又无空行程，故在一般情况下铣削的生产率比用单刃刀具的切削加工(如刨削、插削)为高，但铣刀的制造和刃磨较为困难。

普通铣削的加工精度不高，一般粗铣精度为IT11～10，表面粗糙度为Ra20～2.5微米；精铣精度可达IT9～7，表面粗糙度为Ra2.5～0.16微米。

铣床

用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。

·简史

最早的铣床是美国人E.惠特尼于1818年创制的卧式铣床。为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗，J.R.于1862年创制了第一台万能铣床，是为升降台铣床的雏形。1884年前后出现了龙门铣床。20世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-快速”或“快速-进给”的自动转换。1950年以后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其是70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度与效率。

·类型

铣床种类很多，一般按布局形式和适用范围加以区分。①升降台铣床：有万能式、卧式和立式等，主要用于加工中小型零件，应用最广。②龙门铣床：包括龙门铣镗床龙门铣刨床和双柱铣床，均用于加工大型零件。③单柱铣床和单臂铣床：前者的水平铣头可沿立柱导轨移动，工作台作纵向进给；后者的立铣头可沿悬臂导轨水平移动，悬臂也可沿立柱导轨调整高度。两者均用于加工大型零件。④工作台不升降铣床：有榘形工作台式和圆工作台式两种，是介于升降台铣床和龙门铣床之间的一种中等规格的铣床。其垂直方向的运动由铣头在立柱上升降来完成。⑤仪表铣床：一种小型的升降台铣床，用于加工仪器仪表和其他小型零件。⑥工具铣床：用于模具和工具制造，配有立铣头、万能角度工作台和插头等多种附件，还可进行钻削、镗削和插削等加工。⑦其他铣床：如键槽铣床、凸轮铣床、曲轴铣床、轧辊轴颈铣床和方钢锭铣床等，是为加工相应的工件而制造的专用铣床。按控制方式，铣床又分为仿形铣床、程序控制铣床和数字控制铣床。

铣刀
用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。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。

铣刀按用途区分有多种常用的型式(图4)。

图4 各种铣刀

①圆柱形铣刀：用于卧式铣床上加工平面。刀齿分布在铣刀的圆周上，按齿形分为直齿和螺旋齿两种。按齿数分粗齿和细齿两种。螺旋齿粗齿铣刀齿数少，刀齿强度高，容屑空间大，适用于粗加工；细齿铣刀适用于精加工。②面铣刀：用于立式铣床、端面铣床或、龙门铣床、上加工平面，端面和圆周上均有刀齿，也有粗齿和细齿之分。其结构有整体式、镶齿式和可转位式3种。③立铣刀：用于加工沟槽和台阶面等，刀齿在圆周和端面上，工作时不能沿轴向进给。当立铣刀上有通过中心的端齿时，可轴向进给。④三面刃铣刀：用于加工各种沟槽和台阶面，其两侧面和圆周上均有刀齿。⑤角度铣刀：用于铣削成一定角度的沟槽，有单角和双角铣刀两种。⑥锯片铣刀：用于加工深槽和切断工件，其圆周上有较多的刀齿。为了减少铣切时的摩擦，刀齿两侧有15’～1°的副偏角。此外，还有键槽铣刀燕尾槽铣刀 T形槽铣刀和各种成形铣刀等。

铣刀的结构分为4种。①整体式：刀体和刀齿制成一体。②整体焊齿式：刀齿用硬质合金或其他耐磨刀具材料制成，并钎焊在刀体上。③镶齿式：刀齿用机械夹固的方法紧固在刀体上。这种可换的刀齿可以是整体刀具材料的刀头，也可以是焊接刀具材料的刀头。刀头装在刀体上刃磨的铣刀称为体内刃磨式；刀头在夹具上单独刃磨的称为体外刃磨式。④可转位式：这种结构已广泛用于面铣刀、立铣刀和三面刃铣刀等。

a.硬质合金可转位刀片端面铣刀 b.苞米棒型硬质合金可转位刀片立铣刀
图5 可转位铣刀

铣刀按齿背的加工方式分为两类。①尖齿铣刀：在后面上磨出一条窄的刃带以形成后角，由于切削角度合理，其寿命较高。尖齿铣刀的齿背有直线曲线和折线3种形式(图6)。

图6 尖齿铣刀的齿背形状

直线齿背常用于细齿的精加工铣刀。曲线和折线齿背的刀齿强度较好，能承受较重的切削负荷，常用于粗齿铣刀。②铲齿铣刀：其后面用铲削(或铲磨)方法加工成阿基米德螺旋线的齿背，铣刀用钝后只须重磨前面，能保持原有齿形不变，用于制造齿轮铣刀等各种成形铣刀。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (4/20/2006)


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