銑削、銑床與銑刀

銑削

用旋轉的銑刀作為刀具的切削加工。銑削一般在銑床或鏜床上進行,適於加工平面、溝槽、各種成形面(如花鍵、齒輪和螺紋)和模具的特殊形面等。銑削的特徵是:①銑刀各刀齒週期性地參與間斷切削;②每個刀齒在切削過程中的切削厚度是變化的。圖1是幾種常見的銑削加工方式。

銑削、銑床與銑刀

圖1 幾種常見的銑削方式

切削速度v(米/分)是銑刀刃的圓周速度。銑削進給量有3種表示方式:①每分鐘進給量vf(毫米/分),表示工件每分鐘相對於銑刀的位移量;②每轉進給量f(毫米/轉),表示在銑刀每轉一轉時與工件的相對位移量;③每齒進給量af(毫米/齒),表示銑刀每轉過一個刀齒的時間內工件的相對位移量。銑削深度ap(毫米)是在平行於銑刀軸心線方向測量的銑刀與工件的接觸長度。銑削切削弧深度ae(毫米)是垂直於銑刀軸心線方向測量的銑刀與工件接觸弧的深度。用高速鋼銑刀銑削中碳鋼的切削速度一般為20~30米/分;用硬質合金銑刀可達60~90米/分。

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圖2 兩種周銑方式

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圖3 三種端銑方式

銑削一般分周銑和端銑兩種方式。周銑(圖2)是用刀體圓周上的刀齒銑削,其周邊刃起切削作用,銑刀的軸線平行於工件的加工表面。端銑(圖3)是用刀體端面上的刀齒銑削,周邊刃與端面刃同時起切削作用,銑刀的軸線垂直於一個加工表面。周銑和某些不對稱的端銑又有逆銑和順銑之分。凡刀刃切削方向與工件的進給運動方向相反的稱為逆銑;方向相同的稱為順銑。逆銑時,銑刀每齒的切削厚度是從零逐漸增大,所以刀齒在開始切入時,將與切削表面發生擠壓和滑擦,這對銑刀壽命和銑削工件的表面質量都有不利影響。順銑時的情況正相反,所以順銑能提高銑刀壽命和銑削表面質量,並能減小機床的功率消耗。但順銑時銑刀所受的切削衝擊力較大,當機床的進給傳動機構有間隙或鑄鍛毛坯有硬皮時不宜採用順銑,以免引起振動和損壞刀具。

銑刀是一種多齒刀具,同時參與切削的切削刃總長度較長,並可使用較高的切削速度,又無空行程,故在一般情況下銑削的生產率比用單刃刀具的切削加工(如刨削、插削)為高,但銑刀的製造和刃磨較為困難。

普通銑削的加工精度不高,一般粗銑精度為IT11~10,表面粗糙度為Ra20~2.5微米;精銑精度可達IT9~7,表面粗糙度為Ra2.5~0.16微米。

銑床

用銑刀對工件進行銑削加工的機床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外,還能加工比較複雜的型面,效率較刨床高,在機械製造和修理部門得到廣泛應用。

  • 簡史
  • *早的銑床是美國人E.惠特尼於1818年創制的臥式銑床。為了銑削麻花鑽頭的螺旋槽,美國人布朗,J.R.於1862年創制了*臺*銑床,是為升降臺銑床的雛形。1884年前後出現了龍門銑床。20世紀20年代出現了半自動銑床,工作臺利用擋塊可完成“進給-快速”或“快速-進給”的自動轉換。1950年以後,銑床在控制系統方面發展很快,數字控制的應用大大提高了銑床的自動化程度。尤其是70年代以後,微處理機的數字控制系統和自動換刀系統在銑床上得到應用,擴大了銑床的加工範圍,提高了加工精度與效率。
  • 類型
  • 銑床種類很多,一般按佈局形式和適用範圍加以區分。①升降臺銑床:有*式、臥式和立式等,主要用於加工中小型零件,應用*廣。②龍門銑床:包括龍門銑鏜床 龍門銑刨床和雙柱銑床,均用於加工大型零件。③單柱銑床和單臂銑床:前者的水平銑頭可沿立柱導軌移動,工作臺作縱向進給;後者的立銑頭可沿懸臂導軌水平移動,懸臂也可沿立柱導軌調整高度。兩者均用於加工大型零件。④工作臺不升降銑床:有榘形工作臺式和圓工作臺式兩種,是介於升降臺銑床和龍門銑床之間的一種中等規格的銑床。其垂直方向的運動由銑頭在立柱上升降來完成。⑤儀表銑床:一種小型的升降臺銑床,用於加工儀器儀表和其他小型零件。⑥工具銑床:用於模具和工具製造,配有立銑頭、*角度工作臺和插頭等多種附件,還可進行鑽削、鏜削和插削等加工。⑦其他銑床:如鍵槽銑床、凸輪銑床、曲軸銑床、軋輥軸頸銑床和方鋼錠銑床等,是為加工相應的工件而製造的專用銑床。按控制方式,銑床又分為仿形銑床、程序控制銑床和數字控制銑床。
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圖4 各種銑刀

銑刀

用於銑削加工的、具有一個或多個刀齒的旋轉刀具。工作時各刀齒依次間歇地切去工件的餘量。銑刀主要用於在銑床上加工平面、臺階、溝槽、成形表面和切斷工件等。

銑刀按用途區分有多種常用的型式(圖4)。①圓柱形銑刀:用於臥式銑床上加工平面。刀齒分佈在銑刀的圓周上,按齒形分為直齒和螺旋齒兩種。按齒數分粗齒和細齒兩種。螺旋齒粗齒銑刀齒數少,刀齒強度高,容屑空間大,適用於粗加工;細齒銑刀適用於精加工。②面銑刀:用於立式銑床、端面銑床或、龍門銑床、上加工平面,端面和圓周上均有刀齒,也有粗齒和細齒之分。其結構有整體式、鑲齒式和可轉位式3種。③立銑刀:用於加工溝槽和臺階面等,刀齒在圓周和端面上,工作時不能沿軸向進給。當立銑刀上有通過中心的端齒時,可軸向進給。④三面刃銑刀:用於加工各種溝槽和臺階面,其兩側面和圓周上均有刀齒。⑤角度銑刀:用於銑削成一定角度的溝槽,有單角和雙角銑刀兩種。⑥鋸片銑刀:用於加工深槽和切斷工件,其圓周上有較多的刀齒。為了減少銑切時的摩擦,刀齒兩側有15’~1°的副偏角。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。

銑刀的結構分為4種。①整體式:刀體和刀齒製成一體。②整體焊齒式:刀齒用硬質合金或其他耐磨刀具材料製成,並釺焊在刀體上。③鑲齒式:刀齒用機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為體內刃磨式;刀頭在夾具上單獨刃磨的稱為體外刃磨式。④可轉位式:這種結構已廣泛用於面銑刀、立銑刀和三面刃銑刀等。

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a.硬質合金可轉位刀片端面銑刀

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b.苞米棒型硬質合金可轉位刀片立銑刀圖5 可轉位銑刀

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圖6 尖齒銑刀的齒背形狀

銑刀按齒背的加工方式分為兩類。①尖齒銑刀:在後面上磨出一條窄的刃帶以形成后角,由於切削角度合理,其壽命較高。尖齒銑刀的齒背有直線 曲線和折線3種形式(圖6)。直線齒背常用於細齒的精加工銑刀。曲線和折線齒背的刀齒強度較好,能承受較重的切削負荷,常用於粗齒銑刀。②鏟齒銑刀:其後面用鏟削(或鏟磨)方法加工成阿基米德螺旋線的齒背,銑刀用鈍後只須重磨前面,能保持原有齒形不變,用於製造齒輪銑刀等各種成形銑刀。


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