你真的了解銑刀結(jié)構(gòu)嗎？

一往冇前

刀的分類(lèi)、幾何角度、銑削方式、選用原則以及銑削過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題的解決方法等方面了解一下。

銑刀是用于銑削加工、具有一個(gè)或多個(gè)刀齒的旋轉(zhuǎn)刀具。工作時(shí)各刀齒依次間歇地切去工件的余量。銑刀主要用于銑削上平面、臺(tái)階、溝槽、成形表面加工和切斷工件等工藝。銑刀產(chǎn)品的幾種常見(jiàn)形式如圖4-1所示。

圖4-1 銑刀類(lèi)型

a）圓柱平面銑刀 b）面銑刀 c）槽銑刀 d）兩面刃銑刀 e）三面刃銑刀 f）錯(cuò)齒三面刃銑刀 g）立銑刀h）鍵槽銑刀 i）單角度銑刀 j）雙角度銑刀 k）成形銑刀

一、銑刀的分類(lèi)

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（一）按功能分類(lèi)

1.圓柱形銑刀 用于臥式銑床上加工平面，刀齒分布在銑刀的圓周上。按齒形分為直齒和螺旋齒兩種。按齒數(shù)分為疏齒和密齒兩種。螺旋齒與疏齒銑刀的齒數(shù)少，刀齒強(qiáng)度高，容屑空間大，適用于粗加工；而密齒銑刀適用于精加工。

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2.面銑刀 用于立式銑床、臥式銑床或龍門(mén)銑床上加工平面。端面和圓周上均有刀齒。面銑刀也有粗齒和細(xì)齒之分，其結(jié)構(gòu)有整體式、鑲齒式和可轉(zhuǎn)位式三種。

3.立銑刀 用于加工溝槽和臺(tái)階面，刀齒在圓周和端面上，一般工作時(shí)不能沿軸向進(jìn)給。當(dāng)立銑刀上有通過(guò)中心端齒時(shí)，可軸向進(jìn)給。

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4.三面刃銑刀 用于加工各種溝槽和臺(tái)階面，其兩側(cè)面和圓周上均有刀齒。

5.角度銑刀 用于銑削成一定角度的溝槽，有單角銑刀和雙角銑刀兩種。

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6.鋸片銑刀 用于加工深槽和切斷工件，其圓周上有較多的刀齒。為了減少銑削時(shí)的摩擦，刀齒兩側(cè)有15′~1°的副偏角。

7.模具銑刀 模具銑刀用于加工模具型腔或凸模成形表面。模具銑刀是由立銑刀演變而成的，按工作部分外形可分為圓錐形平頭、圓柱形球頭、圓錐形球頭三種。硬質(zhì)合金模具銑刀用途非常廣泛，除可銑削各種模具型腔外，還可代替手用銼刀和砂輪磨頭清理鑄、鍛、焊工件的飛邊，以及對(duì)某些成形表面進(jìn)行光整加工等。該銑刀可裝在風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)工具上使用，生產(chǎn)率和壽命比砂輪和銼刀提高數(shù)十倍。

8.齒輪銑刀 按仿形法或無(wú)瞬心包絡(luò)法工作的切齒刀具，根據(jù)形狀的不同分為盤(pán)形齒輪銑刀和指形齒輪銑刀兩鐘。

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9.螺紋銑刀 通過(guò)三軸或三軸以上聯(lián)動(dòng)加工中心實(shí)現(xiàn)銑削螺紋的刀具。此外，還有鍵槽銑刀、燕尾槽銑刀、T形槽銑刀和各種成形銑刀等。

（二）按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分類(lèi)

1.整體式 刀體和刀齒制成一體。

2.整體焊齒式 刀齒用硬質(zhì)合金或其他耐磨刀具材料制成，并釬焊在刀體上。

3.鑲齒式 刀齒用機(jī)械夾固的方法緊固在刀體上。這種可換的刀齒可以是整體刀具材料的刀頭，也可以是焊接刀具材料的刀頭。刀頭裝在刀體上刃磨的銑刀稱(chēng)為體內(nèi)刃磨式銑刀；刀頭在夾具上單獨(dú)刃磨的稱(chēng)為體外刃磨式銑刀。

二、銑刀的幾何角度

銑刀的種類(lèi)、形狀雖多，但都可以歸納為圓柱銑刀和面銑刀兩種基本形式，每個(gè)刀齒可以看作是一把簡(jiǎn)單的車(chē)刀，所不同的是銑刀回轉(zhuǎn)、刀齒較多。因此只通過(guò)對(duì)一個(gè)刀齒的分析，就可以了解整個(gè)銑刀的幾何角度。以面銑刀為例來(lái)分析銑刀的幾何角度。面銑刀的標(biāo)注角度如圖4-2所示。面銑刀的一個(gè)刀齒，相當(dāng)于一把小車(chē)刀，其幾何角度基本與外圓車(chē)刀相類(lèi)似，所不同的是銑刀每齒基面只有一個(gè)，即以刀尖和銑刀軸線共同確定的平面為基面。因此面銑刀每個(gè)刀齒都有前角、后角、主偏角和刃傾角四個(gè)基本角度。

（1）前角γο：前面與基面之間的夾角，在正交平面中測(cè)量。

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（2）后角αo：后面與切削平面之間的夾角，在正交平面中測(cè)量。

（3）主偏角κr：主切削平面與假定工作平面間的夾角，在基面中測(cè)量。

（4）刃傾角λs：主切削刃與基面之間的夾角。

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面銑刀在主剖面系中的有關(guān)角度如見(jiàn)圖4-2所示，在設(shè)計(jì)、制造、刃磨時(shí)，還需要進(jìn)給、背吃刀量剖面系中的有關(guān)角度，還有徑向前角γf和軸向前角γp。

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圖4-2 面銑刀的幾何角度

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三、銑削方式

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（一）端銑的銑削方式

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用面銑刀加工平面時(shí)，依據(jù)銑刀與工件加工面相對(duì)位置（或稱(chēng)吃刀關(guān)系）的不同可分為三種銑削方式：對(duì)稱(chēng)銑、不對(duì)稱(chēng)逆銑和不對(duì)稱(chēng)順銑，如圖4-3所示。

圖4-3 端銑的三種銑削方式

a）對(duì)稱(chēng)銑 b）不對(duì)稱(chēng)逆銑 c）不對(duì)稱(chēng)順銑

1.對(duì)稱(chēng)銑 銑刀軸線位于銑削弧長(zhǎng)的對(duì)稱(chēng)中心位置，即切入、切出時(shí)切削厚度相同時(shí)為對(duì)稱(chēng)銑。這種銑削方式具有較大的平均切削厚度，在用較小的每齒進(jìn)給量銑削淬硬鋼時(shí)，為使刀齒超越冷硬層切入工件，應(yīng)采用對(duì)稱(chēng)銑削。

2.不對(duì)稱(chēng)逆銑 切入時(shí)切削厚度小于切出時(shí)切削厚度為不對(duì)稱(chēng)逆銑。銑削碳鋼和一般合金鋼時(shí)，采用這種銑削方式，可減小切入時(shí)的沖擊，使硬質(zhì)合金面銑刀的使用壽命提高一倍以上。

3.不對(duì)稱(chēng)順銑 切入時(shí)切削厚度大于切出時(shí)切削厚度為不對(duì)稱(chēng)順銑。實(shí)踐證明，不對(duì)稱(chēng)順銑用于加工不銹鋼和耐熱合金時(shí)，可減少硬質(zhì)合金的剝落磨損，可提高切削速度40%～60%。

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（二）圓周銑的銑削方式

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根據(jù)銑削時(shí)切削層參數(shù)變化規(guī)律的不同，圓周銑削有逆銑和順銑兩種形式。逆銑銑削時(shí)（見(jiàn)圖4-4），銑刀切入工件時(shí)的切削速度方向與工件的進(jìn)給方向相反，這種銑削方式稱(chēng)為逆銑。逆銑時(shí)，刀齒的切削厚度從零逐漸增大。刀齒在開(kāi)始切入時(shí)，由于切削刃鈍圓半徑的影響，刀齒在工作表面上打滑、產(chǎn)生擠壓和摩擦，使這段表面產(chǎn)生嚴(yán)重的冷硬層。至滑行到一定程度時(shí)（即切削厚度≥切削刃鈍圓半徑），刀齒才能切入工件。下一個(gè)刀齒切入時(shí)，又在冷硬層上擠壓、滑行，使刀齒容易磨損，同時(shí)使工件表面粗糙度值增大。此外，逆銑加工時(shí)，當(dāng)接觸角大于一定數(shù)值時(shí)，垂直銑削分力向上，容易使工件的裝夾松動(dòng)而引起振動(dòng)。

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圖4-4 圓周銑的逆銑

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順銑銑削時(shí)如圖4-5所示，銑刀切入工件時(shí)的切削速度方向與工件的進(jìn)給方向相同，這種銑削方式稱(chēng)為順銑。順銑時(shí)，刀齒的切削厚度切入時(shí)最大，而后逐漸減小，避免了逆銑切入時(shí)的擠壓、滑擦和啃刮現(xiàn)象，而且刀齒的切削距離較短。銑刀磨損較小，壽命可比逆銑時(shí)高2～3倍，已加工表面質(zhì)量也較好。特別是銑削硬化趨勢(shì)強(qiáng)的難加工材料效果更明顯。前面作用于切削層的垂直分力始終向下，因而整個(gè)銑刀作用于工件的垂直分力較大，將工件始終壓緊在夾具上，避免了工件的振動(dòng)，安全可靠。

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圖4-5 圓周銑削的順銑

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四、銑刀選擇的通用原則

1.銑刀的選擇流程 一般考慮以下幾個(gè)方面進(jìn)行選擇（見(jiàn)圖4-6）：

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（1）零件形狀（考慮加工型面）：加工型面一般可為平面、深型、腔槽和螺紋等，不同加工型面使用的刀具不同，例如圓角銑刀可銑削凸曲面，但不能銑削凹曲面。

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（2）材料：考慮其切削加工性、切屑成形、硬度和含有的合金元素等方面。刀具生產(chǎn)廠家一般將材料分為鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬、高溫合金、鈦合金和硬質(zhì)材料。

（3）加工條件：加工條件包括機(jī)床夾具工件系統(tǒng)穩(wěn)定性刀柄裝夾情況等。

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圖4-6 刀具選擇流程圖

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（4）機(jī)床-夾具-工件系統(tǒng)穩(wěn)定性：這需要了解機(jī)床的可用功率、主軸類(lèi)型和規(guī)格、機(jī)床已使用的年限等，并且要結(jié)合刀柄長(zhǎng)懸伸量及其軸向/徑向圓跳動(dòng)情況。

（5）加工類(lèi)別及子類(lèi)別：這包含方肩銑削、平面銑削、仿形銑削等需要結(jié)合刀具的特點(diǎn)應(yīng)用進(jìn)行選刀。

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2. 銑刀幾何角度的選擇

（1）前角的選擇。銑刀的前角應(yīng)根據(jù)刀具和工件的材料確定。銑削時(shí)常有沖擊，故應(yīng)保證切削刃有較高的強(qiáng)度。一般情況下銑刀前角小于車(chē)刀切削前角；高速鋼比硬質(zhì)合金刀具要大；另外，在銑削塑性材料時(shí)，由于切削變形較大，應(yīng)取較大的前角；銑削脆性材料時(shí)，前角應(yīng)小些；在加工強(qiáng)度大、硬度高的材料時(shí)，還可采用負(fù)前角。前角的具體數(shù)值如表4-1所示。

表4-1 銑刀前角的參考值 ［ 單位：（°）］

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（2）刃傾角的選擇。立銑刀和圓柱銑刀的外圓螺旋角β就是刃傾角λ s。這使刀齒可以逐漸的切入和切出工件，提高銑削的平穩(wěn)性。增大β，可以使實(shí)際前角增大，切削刃鋒利，同時(shí)也使切屑易于排出。對(duì)于銑削寬度較窄的銑刀，增大螺旋角β的意義不大，故一般取β=0或較小的值。螺旋角β的具體數(shù)值如表4-2所示。

表4-2 銑刀外圓螺旋角參考值　　　　　　　　［單位：（°）］

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（3）主偏角與副偏角的選擇。面銑刀主偏角的作用及其對(duì)銑削過(guò)程的影響，與車(chē)刀主偏角在車(chē)削中的作用和影響相同。常用的主偏角有45°、60°、75°、90°，工藝系統(tǒng)的剛性好，取小值；反之，取大值，主偏角選擇如表4-3所示。副偏角一般為5°～10°。圓柱銑刀只有主切削刃，沒(méi)有副切削刃，因此沒(méi)有副偏角，主偏角為90°。

表4-3 主偏角的選擇

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3.刀片槽形的選擇 銑刀刀片槽形的選擇（見(jiàn)表4-4）對(duì)于斷屑、已加工表面的表面性能、表面質(zhì)量等有重要意義。

表4-4 刀片槽形的選擇

4.齒數(shù)的選擇 銑刀齒數(shù)的選擇（見(jiàn)表4-5）主要考慮的是齒距的疏密程度，齒距的疏密對(duì)加工表面質(zhì)量、排屑和刀齒耐沖擊程度等有重要影響。

表4-5 齒數(shù)的選擇

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五、銑削過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題的解決方法

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在銑削加工過(guò)程中，由于工件材料、切削參數(shù)和刀具幾何參數(shù)等因素的影響，常出現(xiàn)刀具磨損、崩刃和積屑瘤等現(xiàn)象。如表4-6所示為幾種常見(jiàn)問(wèn)題的解決方法。

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表4-6 銑削過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題的解決方法

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