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铣刀的一些基本知识
铣刀的一些基本知识
  • 2018/3/21
  • 来源:深圳市龙达翔数控刀具有限公司
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铣刀的一些基本知识

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 通用硬质合金刀具(钨钢铣刀)

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,也称钨钢铣刀。

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<R,< P>

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。


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