成形銑刀成形銑刀的鏟齒過程

如下圖所示，鏟刀是一把進(jìn)給前角等于零的平體成形車刀，其前刀面置于與鏟床中心等高的水平面內(nèi)。銑刀繞鏟齒車床主軸作等速轉(zhuǎn)動的同時(shí)，鏟刀在具有阿基米德螺線的凸輪控制下向銑刀軸線等速推進(jìn)。從而可知，鏟刀切削刃上的任一點(diǎn)相對銑刀的運(yùn)動軌跡為阿基米德螺線，即鏟刀鏟出的成形銑刀的齒背曲線為阿基米德螺線。因鏟刀沿銑刀半徑方向鏟齒，故稱為徑向鏟齒。

當(dāng)銑刀轉(zhuǎn)過δ₀角時(shí)，凸輪則轉(zhuǎn)過δ_θ角，鏟刀鏟出一個(gè)刀齒的齒背。接著，當(dāng)銑刀再轉(zhuǎn)過δ₁角時(shí)，凸輪則轉(zhuǎn)過Φ₁角，鏟刀快速復(fù)位即作回程運(yùn)動?？傊?dāng)銑刀轉(zhuǎn)過一個(gè)齒間角時(shí)，鏟刀則完成一個(gè)往復(fù)行程。這樣的過程每重復(fù)一次，則鏟削完銑刀的一個(gè)刀齒，并且鏟刀恢復(fù)原位。

鏟齒成形銑刀常做成γ=0°，并重磨前刀面。為了保證重新刃磨前刀面后銑刀廓形不變，刀齒各軸向剖面中的廓形均應(yīng)相同。同時(shí)為了保持后角。廓形還應(yīng)逐漸向銑刀軸線靠近，這就要求銑刀的后刀面應(yīng)是切削刃廓形繞銑刀軸線回轉(zhuǎn)并向銑刀軸線移動而形成的表面。

如下圖所示，O-A、O-B都是軸向剖面，廓形相同，O-B剖面更靠近銑刀軸線，以形成后角α。能完成這種齒面加工的方法叫做鏟齒，是用鏟刀在鏟齒車床上完成的。

成形銑刀即具有成形切削刃的銑刀，其刃形按工件廓形設(shè)計(jì)。使用成形銑刀能較容易地實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜表面的加工（如加工各種刀具的直容屑槽和螺旋容屑槽等），并能得到較高的加工精度和表面質(zhì)量，而且生產(chǎn)率極高。成形銑刀可用來加工成形直溝和螺旋溝。標(biāo)準(zhǔn)成形銑刀有凸半圓銑刀和凹半圓銑刀，而大部分成形銑刀屬專用刀具，需根據(jù)工件形狀自行設(shè)計(jì)。

如下圖所示，成形銑刀也分為尖齒成形銑刀和鏟齒成形銑刀兩大類。尖齒成形銑刀用鈍后重磨后刀面，其使用壽命和工件加工表面質(zhì)量都比較高，但因后刀面是成形表面，制造和重磨這種銑刀都需要專門的靠模夾具，使用不便。鏟齒成形銑刀用鈍后重磨前刀面，由于前刀面是平面，刃磨很方便，所以鏟齒成形銑刀應(yīng)用最廣泛。

加工平面工件的刀具主要是面銑刀，其切削刃布滿圓周和端面。其中，端面的切削刃是副切削刃。面銑刀的直徑較大，所以在刀具選用時(shí)通常把刀齒和刀體分開，達(dá)到能夠長期使用的目的。

面銑刀直徑的選擇

面銑刀直徑的選擇主要分三種情況：

（1）面面積不大，選用刀具時(shí)，要注意選擇直徑比平面寬度大的刀具或銑刀，這樣可以實(shí)現(xiàn)單次平面銑削。在平面銑刀的寬度達(dá)到加工面寬度的1.3～1.6倍時(shí)，可以有效保證切屑的較好形成及排出。

（2）加工平面面積大的時(shí)候，就需要選用直徑大小合適的銑削刀，分多次銑削平面。其中，由于機(jī)床的限制、切削的深度和寬度以及刀片與刀具尺寸的影響，銑刀的直徑會受到限制；

（3）加工平面較小，工件分散時(shí)，需選用直徑較小的立銑刀進(jìn)行銑削。為使加工效率最高，銑刀應(yīng)有2/3的直徑與工件接觸，即銑刀直徑等于披銑削寬度的1.5倍。順銑時(shí)，合理使用這個(gè)刀具直徑與切削寬度的比值，將會保證銑刀在切人工件時(shí)有非常適合的角度。如果不能肯定機(jī)床是否有足夠的功率來維持銑刀在這樣的比率下切削，可以把軸向切削厚度分兩次或多次完成，從而盡可能保持銑刀直徑與切削寬度的比值。

面銑刀銑刀齒數(shù)的選擇

選用銑刀進(jìn)行加工時(shí)，需要考慮銑刀的齒數(shù)。例如直徑為100mm的疏齒銑刀只有6個(gè)齒，而直徑為100mm的密齒銑刀卻可有8個(gè)齒。刀齒的密集與否會影響生產(chǎn)效率的高低和產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。如果刀齒密集，生產(chǎn)的效率就會提高，加工工件的質(zhì)量也越好，但是刀齒密集也會導(dǎo)致切屑的排出不便。根據(jù)刀齒的直徑大小，可以分為疏齒、細(xì)齒、密齒。

疏齒應(yīng)用于工件的粗加工，其每25.4mm直徑用1～1.5片刀片，容屑空間較大，這種刀具用于能產(chǎn)生連續(xù)切屑的軟材料的切削，選用長刀片、大寬度切。密齒有利于平穩(wěn)條件下的加工，一般用于鑄鐵的粗加工，也適用于高溫合金的淺切削、窄切削和無需容屑空間時(shí)的切削。密齒應(yīng)用于精銑，其軸向切深為0.25～0.64mm，每齒的切削負(fù)荷小，所需功率不大，如用于薄壁材料的加工。齒距的大小將決定銑削時(shí)同時(shí)參與切削的刀齒數(shù)目，切削期間的應(yīng)至少有一把刀片在切削，以避免銑削沖擊，導(dǎo)致刀具的損壞和機(jī)床的超負(fù)荷。

此外，刀片齒數(shù)的選擇必須使得切屑適當(dāng)卷曲并容易離開切削區(qū)，切屑容屑空間不當(dāng)將導(dǎo)致憋屑，損壞刀刃并可能損壞工件。同時(shí)，刀片又應(yīng)有足夠的密度以保證在切削期間的任何時(shí)候不少于一把刀片在切削，如果不能保證這一點(diǎn)則會引起劇烈的沖擊，這將導(dǎo)致刀刃的破裂、刀具的損壞和機(jī)床的超負(fù)荷。

面銑刀刀具角度的選擇

刀具切削角度可以相對徑向平面和軸向平面定位成正前角，負(fù)前角和零前角。由于零前角會引起整個(gè)切削刃同時(shí)與工件沖擊，故一般不采用。面銑刀角度的選擇對平面銑削接觸方式有影響，為了使刀具受沖擊最小，降低刀具破損程度，避免STUV的面接觸方式，在考慮刀具切人角的同時(shí)，也要將面銑刀的幾何角度考慮進(jìn)去。徑向和軸向前角的組合決定切削角，常用的基本組合方式包括：徑向負(fù)前角和軸向負(fù)前角；徑向正前角和軸向正前角；徑向負(fù)前角和軸向正前角；徑向正前角和軸向負(fù)前角。

軸向和徑向前角均為負(fù)值（下簡稱“雙負(fù)”）的刀具多用于鑄鐵和鑄鋼的粗加工，但要求機(jī)床功率高和剛性足夠大。 “雙負(fù)”的刀片其切削刃高強(qiáng)度，能經(jīng)受大切削載荷。雙角均負(fù)的刀具還需要機(jī)床、工件和夾具的剛性高。

軸向、徑向前角均正（下簡稱“雙正”）的刀具由于增大了切削角，因此切削輕快且排屑順利，但切削刃強(qiáng)度較差。該種組合方式適用于加工軟材料和不銹鋼、耐熱鋼、普通鋼和鑄鐵等。在小功率機(jī)床、工藝系統(tǒng)剛性不足以及有積屑瘤產(chǎn)生時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用該種組合形式。

徑向負(fù)前角和軸向正前角的組合，負(fù)的徑向前角提高了切削刃的強(qiáng)度，而正的軸向前角又產(chǎn)生了一個(gè)剪切作用力。該種組合方式加工時(shí)切削刃抗沖擊性能較強(qiáng)，切削刃也較鋒利，因此適用于鋼、鑄鋼和鑄鐵大余量銑削。

徑向正前角和軸向負(fù)前角使斷屑向中心以下方向，使得切屑會刮傷被加工表面，故排屑不佳。

面銑刀銑刀片的選擇

平面銑削時(shí)銑刀片制備的選擇也是一種考慮因素。某些加工場合選用壓制刀片是比較合適的，有時(shí)也需要選擇磨制的刀片。

粗加工最好選用壓制的刀片，這可使加工成本降低。壓制刀的尺寸精度及刀口鋒利程度比磨制刀片差，但是壓制刀片的刀口強(qiáng)度較好，對于粗銑，耐沖擊并能承受較大的背吃刀量和進(jìn)給量。壓制的刀片前刀面上有卷屑槽，可減小切削力，同時(shí)還可減小與工件、切屑的摩擦，降低功率需求。但是壓制的刀片表面不像磨制刀片那么緊密，尺寸精度較差，在銑刀刀體上各刀尖高度相差較多。由于壓制刀片便宜，所以在生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用。

對于精銑，最好選用磨制刀片，這種刀片具有較好的尺寸精度，所以刀刃在銑削中的定位精度較高，可得到較高的加工精度及較低表面粗糙度值。另外，精加工所用的磨制銑刀片的發(fā)展趨勢是磨出卷屑槽，形成大的正前角切削刃，允許刀片在小進(jìn)給、小背吃刀量切削。而沒有尖銳前角的硬質(zhì)合金刀片，當(dāng)采用小進(jìn)給小背吃刀量加工時(shí)，刀尖會摩擦工件，降低刀具壽命。 2100433B