铣削工艺与刀具设计.ppt

《铣削工艺与刀具设计.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铣削工艺与刀具设计.ppt（92页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、铣削原理与刀具,主要内容,1. 铣刀的种类和用途 2. 铣刀的几何角度 3. 铣削的切削参数和切削面积 4. 铣削的切削力 5. 铣削的切削用量 6. 尖齿铣刀设计 7. 硬质合金端铣刀设计 8. 铣刀制造过程中的基本问题 9. 仿形齿轮铣刀设计与制造 10. 铣刀的正确使用,1 铣刀的种类和用途,铣刀的种类特点和用途,立铣刀的变形,立铣刀的变形,立铣刀的变形,盘铣刀的变形,铣刀的应用,1.粗铣刀2.粗铣刀3.加深立铣刀 4.半精铣刀5.半精铣刀6.精铣刀,2 铣刀的几何角度,圆柱铣刀的几何角度,端铣刀的几何角度,主剖面参考系 几何角度,进给切深面参考系 几何角度,法剖面参考系 几何角度,各参

2、考系几何角度间的关系,工程图中角度标注原则： 1 尽量按照参考系标注； 2 考虑加工调整方便。,3 铣刀用量和切削层参数,(1)铣削用量四要素 铣削速度v: 切削刃上指定点的线速度 v=d0n/(1000*60) (m/s) 进给量af： 铣刀转过一个刀齿，铣刀与工件的相对位移（mm/z）； f： 铣刀转过一转，铣刀与工件的相对位移(mm/rev)； vf ：铣刀沿进给运动方向的运动速度(mm/min)。 vf =f*n= af *z*n 铣削深度ap: 平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸 铣削宽度ae: 垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸,铣削用量,(2) 切削层参数 切削厚度ac:在基面内

3、测量的相邻刀齿主切削刃运动轨迹间的距离。 切削宽度aw:在基面内测量的 铣刀主切削刃的工作长度。 切削面积 每齿切削面积 Ac: 在基面内测量的每齿切削层面积 Ac= ac* aw: 铣刀切削面积 Ac :在基面内测量的每转切削层面积 Ac = Ac : 金属切除率zw： zw = ap * ae * vf = ap * ae * af *z*n,铣削时切削厚度的变化,铣削时切削层参数的计算（周铣）,铣削时切削层参数的计算（端铣）,球头铣刀的切削层,铣削 用量,切削层 参数,铣削方式左：周铣下：端铣,4 铣刀的切削力,铣削力的分解 切向铣削分力Fc：作用在铣刀切线方向 径向铣削分力Fp：作用于

4、铣刀半径方向 轴向铣削分力Fo：作用于铣刀轴线方向 纵向铣削分力Fx：作用于机床纵向工作台方向 横向铣削分力Fy：作用于机床横向工作台方向 垂直铣削分力Fz：作用于机床升降工作台方向 对于不同的研究内容，采用不同的分解方法。,铣削力的计算,5 铣刀的切削用量,铣削用量的选择原则是：“在保证加工质量的前提下，充分发挥机床工作效能和刀具切削性能”。 在工艺系统刚性所允许的条件下，首先应尽可能选择较大的铣削深度ap和铣削宽度ac；其次选择较大的每齿进给量fz；最后根据所选定的耐用度计算铣削速度vc 。 （1）铣削深度ap和铣削宽度ac的选择 对于端铣刀，选择吃刀量的原则是：当加工余量8mm，且工艺系

5、统刚度大，机床功率足够时，留出半精铣余量0.52mm以后，应尽可能一次去除多余余量；当余量8mm时，可分两次或多次走刀。铣削宽度和端铣刀直径应保持以下关系： d0=(l.l1.6) ac（mm） 对于圆柱铣刀，铣削深度ap应小于铣刀长度，铣削宽度ac的选择原则与端铣刀铣削深度的选择原则相同。,（2）进给量的选择 每齿进给量fz是衡量铣削加工效率水平的重要指标。粗铣时fz主要受切削力的限制，半精铣和精铣时，fz主要受表面粗糙度限制。,(3) 铣削速度vc的确定,公式法： 使用方法： 初选铣削深度和铣削宽度； 计算切削速度； 调整切削参数以满足切削速度的要求。 其中的指数和系数查表。,查表法： 铣

6、削速度的确定可查铣削用量手册，如机械加工工艺手册第l卷等有缘学习更多关注桃报：奉献教育（店铺）,6 尖齿铣刀设计,（1）尖齿铣刀的主要结构参数 直径和孔径：d0=d+2m+2H 齿数 z0.12 d0 （密齿） 刀齿及容屑槽,（2）尖齿铣刀的改进设计,大螺旋角铣刀 s=60o （切钢材） s=40o （切铸铁） 增加刀齿强度和容屑空间 可以增加切削深度，提高生产率。,采用分屑措施 采用高性能刀片材料 涂层硬质合金 CBN 金刚石,7 硬质合金端铣刀设计,（1）硬质合金端铣刀的结构,整体式 焊接装配式 可转位端铣刀,（2）刀片的定位与夹紧 定位：六点定位消除六个自由度,实际定位元件,实际定位元件

7、,实际定位元件,夹紧机构,楔块夹紧： 夹紧可靠 刀垫加工要求高,夹紧机构,楔块夹紧： 定位夹紧效果好 结构复杂,夹紧机构,弹性夹紧： 换刀方便 夹紧力小,夹紧机构,上压式夹紧： 结构简单 加工要求高,简化上压式夹紧： 结构简单 加工要求高,弹性挤压夹紧： 结构简单 加工要求高,压孔式夹紧： 结构简单 加工要求高 刀片有后角,夹紧机构,夹紧机构,夹紧机构,（3）端铣刀与主轴的连接形式,端铣刀与主轴的连接形式,端铣刀与主轴的连接形式,端铣刀与主轴的连接形式,端铣刀与主轴的连接形式,（4）端铣刀刀槽位置计算,刀具角度=刀片角度+刀槽角度 （图4-31b）,（5）端铣刀的改进设计,非均匀分布刀齿设计,

8、为防止工艺系统出现共振，使切削平稳，还开发出一种不等分齿距铣刀。 在铸钢、铸铁件的大余量粗加工中建议优先选用不等分齿距的铣刀。,阶梯型刀齿设计,阶梯型铣刀的切削图形,大型铣刀盘在离心力作用下的应力云图,大型铣刀盘在切削力作用下的应力云图,立装刀片铣刀设计,由于刀片采用切削力夹紧，夹紧力随切削力的增大而增大，因此可省去夹紧元件，增大容屑空间。 由于刀片切向安装，在切削力方向的硬质合金截面较大，因而可进行大切深、大走刀量切削，这种铣刀适用于重型和中量型的铣削加工。,合理选择刀片材料,(1)P类合金(包括金属陶瓷) 用于加工产生长切屑的金属材料，如钢、铸钢、可锻铸铁、不锈钢、耐热钢等。分类号及选择原

9、则如下： P01 P05 P10 P15 P20 P25 P30 P40 P50,合理选择刀片材料,（2)M类合金 用于加工产生长切屑和短切屑的黑色金属或有色金属，如钢、铸钢、奥氏体不锈钢、耐热钢、可锻铸铁、合金铸铁等。分类号及选择原则如下： M10 M20 M30 M40,合理选择刀片材料,(3)K类合金用于加工产生短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料，如铸铁、铝合金、铜合金、塑料、硬胶木等。分类号及选择原则如下： K01 K10 K20 K30 K40,合理选择刀具角度,铣刀前角的选择,双负前角：双负前角的铣刀通常均采用方形(或长方形)无后角的刀片， 铣刀强度高、抗冲击性好，适用于铸钢、

10、铸铁的粗加工。由于切屑收缩比大，需要较大的切削力，因此要求机床具有较大功率和较高刚性。由于轴向前角为负值，切屑不能自动流出，当切削韧性材料时易出现积屑瘤和刀具振动。有缘学习更多关注桃报：奉献教育（店铺） 双正前角：双正前角铣刀采用有带后角的刀片，这种铣刀楔角小，具有锋利的切削刃。由于切屑收缩比小，所耗切削功率较小，切屑成螺旋状排出，不易形成积屑瘤。这种铣刀最宜用于软材料和不锈钢、耐热钢等材料的切削加工。对于刚性差(如主轴悬伸较长的镗铣床)、功率小的机床和加工焊接结构件时，也应优先选用双正前角铣刀。 正负前角(轴向正前角、径向负前角)：这种铣刀综合了双正前角和双负前角铣刀的优点，轴向正前角有利于

11、切屑的形成和排出；径向负前角可提高刀刃强度，改善抗冲击性能。此种铣刀切削平稳，排屑顺利，金属切除率高，适用于大余量铣削加工。,铣刀主偏角的选择,可转位铣刀的主偏角有90、75、60、45等几种。 90主偏角在铣削带凸肩的平面时选用，一般不用于纯平面加工。该类刀具通用性好(即可加工台阶面，又可加工平面)，在单件、小批量加工中选用。由于该类刀具的进给抗力大，易振动，因而要求机床具有较大功率和足够的刚性。在加工带凸肩的平面时，也可选用88主偏角的铣刀，较之90主偏角铣刀，其切削性能有一定改善。 6075主偏角适用于平面铣削的粗加工。由于径向切削力明显减小(特别是60时)，其抗振性有较大改善，切削平稳

12、、轻快，在平面加工中应优先选用。75主偏角铣刀为通用型刀具，适用范围较广；60主偏角铣刀主要用于镗铣床、加工中心上的粗铣和半精铣加工。 45主偏角此类铣刀的径向切削力大幅度减小，约等于轴向切削力，切削载荷分布在较长的切削刃上，具有很好的抗振性，适用于镗铣床主轴悬伸较长的加工场合。用该类刀具加工平面时，刀片破损率低，耐用度高；在加工铸铁件时，工件边缘不易产生崩刃。,8 铣刀制造过程中的基本问题,单角度铣刀和双角度铣刀加工容屑槽,对刀方法,对刀方法,对刀方法,9 仿形齿轮铣刀设计与制造,仿形齿轮铣刀的类型 盘形铣刀： 指形铣刀：,齿轮铣刀齿形及样板,齿轮铣刀的分套 同一模数不同齿数的齿轮齿形不同 4把一套 8把一套 15把一套 24把一套,指形铣刀螺旋面的加工,铣刀的铲齿,问题：铲齿运动刀具齿形砂轮直径,铲齿铣刀后角随刃型变化,铲齿铣刀后角过小时的改进措施a) 修改工件形状b) 磨出凹槽或副偏角c)采用斜向铲齿,铣刀的选择 材料： 结构： 规格： 铣刀的磨钝标准 和安全工作区域,10 铣刀的正确使用,铣刀的刃磨,铣刀角度检测,铣刀角度检测,铣刀角度检测,总结,铣刀的几何角度 铣削的切削参数和切削面积 铣削的切削用量 尖齿铣刀设计 硬质合金端铣刀设计 铣刀的正确使用,谢谢！,