成形铣刀设计

1、复杂刀具设计复杂刀具设计1 第三章第三章 成形铣刀成形铣刀复杂刀具设计复杂刀具设计2 第一节第一节 成形铣刀的成形铣刀的 种类和用途种类和用途复杂刀具设计复杂刀具设计3 铣削是应用非常广泛的一种切削加工方法，不仅可以铣削是应用非常广泛的一种切削加工方法，不仅可以加工平面、沟槽、台阶，还可以加工螺纹、花银、齿轮及加工平面、沟槽、台阶，还可以加工螺纹、花银、齿轮及其他成形表面。其他成形表面。 铣刀又是一种多刃刀具，铣削速度较高且无空行程、铣刀又是一种多刃刀具，铣削速度较高且无空行程、因此是一种高效率的切削加工方法。因此是一种高效率的切削加工方法。一、按用途分类一、按用途分类1.圆柱铣刀圆柱铣刀 切

2、削刃成螺旋状分布在圆柱表切削刃成螺旋状分布在圆柱表面上，两端面无切削刃。面上，两端面无切削刃。 常用来在卧式铣床上加工平面，常用来在卧式铣床上加工平面，多用高速钢整体制造，也可以多用高速钢整体制造，也可以镶焊硬质合金刀条。镶焊硬质合金刀条。复杂刀具设计复杂刀具设计42端铣刀端铣刀 端铣刀切削刃分布在铣端铣刀切削刃分布在铣刀端面。切削时，铣刀刀端面。切削时，铣刀轴线垂直于被加工表面，轴线垂直于被加工表面，多用于立式铣床上加工多用于立式铣床上加工平面。端铣刀多采用硬平面。端铣刀多采用硬质合金刀齿，故生产效质合金刀齿，故生产效率较高。率较高。3锯片铣刀锯片铣刀 锯片铣刀实际上就是薄片槽铣刀、与切断锯

3、片铣刀实际上就是薄片槽铣刀、与切断车刀类似，用于切断材料或切深而窄的槽车刀类似，用于切断材料或切深而窄的槽复杂刀具设计复杂刀具设计54盘形铣刀盘形铣刀(1)槽铣刀仅在圆柱表面上有刀齿，为了减少端面与沟槽侧面槽铣刀仅在圆柱表面上有刀齿，为了减少端面与沟槽侧面的摩擦。两侧面做成内凹锥面，使副切削刃有的摩擦。两侧面做成内凹锥面，使副切削刃有30的副偏角的副偏角也参加部分切削工作。槽铣刀只用于加工浅槽。也参加部分切削工作。槽铣刀只用于加工浅槽。(2)两面刃铣刀在圆柱表面和一个侧面上做有刀齿。用于加工台两面刃铣刀在圆柱表面和一个侧面上做有刀齿。用于加工台阶面。阶面。(3)三面刃铣刀在两侧面上部有刀齿三面

4、刃铣刀在两侧面上部有刀齿(4)错齿三面刃铣刀的刀齿左、石旋交错排列，从而改善了侧错齿三面刃铣刀的刀齿左、石旋交错排列，从而改善了侧刃的切削条件，常用于加工沟槽。刃的切削条件，常用于加工沟槽。复杂刀具设计复杂刀具设计6 5立铣刀立铣刀 圆柱面上的螺旋切削刃是主切削刃，圆柱面上的螺旋切削刃是主切削刃， 端面上的切削刃是副切削刃。端面上的切削刃是副切削刃。 应与麻花钻头加以区别，一般不能作应与麻花钻头加以区别，一般不能作轴向进给。轴向进给。 可加工平面、台阶面、沟槽等。可加工平面、台阶面、沟槽等。 用于加工三维成形表面的立铣刀，端用于加工三维成形表面的立铣刀，端部做成球形，称球头立铣刀。其球面部做成

5、球形，称球头立铣刀。其球面切削刃从轴心开始，也是主切削刃，切削刃从轴心开始，也是主切削刃，可作多向进给。可作多向进给。复杂刀具设计复杂刀具设计76键槽铣刀键槽铣刀 键糟铣刀是铣制键槽的专用刀具。键糟铣刀是铣制键槽的专用刀具。 它仅有两个刃瓣，其圆周和端面上它仅有两个刃瓣，其圆周和端面上的切削刃都可作为主切削刃。的切削刃都可作为主切削刃。 使用时先轴向进给切入工件，然后使用时先轴向进给切入工件，然后沿键槽方向进给铣出全槽。为保证沿键槽方向进给铣出全槽。为保证被加工键槽的尺寸，键槽铣刀只重被加工键槽的尺寸，键槽铣刀只重磨端面刃。磨端面刃。复杂刀具设计复杂刀具设计87角度铣刀角度铣刀 角度铣刀分单角

6、度角度铣刀分单角度铣刀和双角度铣刀铣刀和双角度铣刀 用于铣削沟槽和斜用于铣削沟槽和斜面。面。8成形铣刀成形铣刀用于加工成形表面用于加工成形表面刀齿廓形由被加工工件的廓形决定刀齿廓形由被加工工件的廓形决定复杂刀具设计复杂刀具设计9二、按齿背加工形式分类二、按齿背加工形式分类1. 尖齿铣刀尖齿铣刀 尖齿铣刀的齿背经铣制而成，并在切削刃后磨出一条窄的尖齿铣刀的齿背经铣制而成，并在切削刃后磨出一条窄的后刀面，用钝后仅需重磨后刀面。后刀面，用钝后仅需重磨后刀面。 优点：优点：与铲齿铣刀相比，尖齿铣刀耐用度较高。加工表面与铲齿铣刀相比，尖齿铣刀耐用度较高。加工表面质量较好，对于切削刃为简单直线或螺旋线的铣

7、刀，刃磨质量较好，对于切削刃为简单直线或螺旋线的铣刀，刃磨很方便，故使用广泛。很方便，故使用广泛。复杂刀具设计复杂刀具设计102. 铲齿铣刀铲齿铣刀 铲齿铣刀的后刀面是铲制而成的，用钝后需磨前刀面。铲齿铣刀的后刀面是铲制而成的，用钝后需磨前刀面。优点：优点：当铣刀切削刃为复杂廓形时，可保证铣刀在使用当铣刀切削刃为复杂廓形时，可保证铣刀在使用过程中廓形不变。目前多数成形铣刀为铲齿铣刀，它比过程中廓形不变。目前多数成形铣刀为铲齿铣刀，它比尖齿成形铣刀容易制造，重磨简单。铲齿铣刀的后刀面尖齿成形铣刀容易制造，重磨简单。铲齿铣刀的后刀面如经过铲磨加工，可保证较高的耐用度和被加工表面质如经过铲磨加工，可

8、保证较高的耐用度和被加工表面质量。量。1. 粗齿铣刀：刀齿数少，刀齿强度高，容屑空间大，粗齿铣刀：刀齿数少，刀齿强度高，容屑空间大， 用于粗加工。用于粗加工。2. 细齿铣刀：刀齿数多容屑空间小，用于精铣。细齿铣刀：刀齿数多容屑空间小，用于精铣。三、按刀齿数目分类三、按刀齿数目分类复杂刀具设计复杂刀具设计11第二节第二节 成形铣刀成形铣刀复杂刀具设计复杂刀具设计12成形铣刀的切削刃廓形成形铣刀的切削刃廓形是根据是根据工件廓形工件廓形设计的。设计的。一、成形铣刀的种类和用途一、成形铣刀的种类和用途 成形铣刀可在通用铣床上加工形状复杂成形铣刀可在通用铣床上加工形状复杂的表面，可保证加工工件的尺寸和形

9、状的一的表面，可保证加工工件的尺寸和形状的一致性，生产效率高，使用方便，故应用广泛。致性，生产效率高，使用方便，故应用广泛。 成形铣刀可用来加工直沟和螺旋沟成形成形铣刀可用来加工直沟和螺旋沟成形表面，常见的成形铣刀表面，常见的成形铣刀(如凸半圆铣刀和凹半如凸半圆铣刀和凹半圆铣刀圆铣刀)已有通用标准。但大部分成形铣刀属已有通用标准。但大部分成形铣刀属专用刀具，需自行设计。专用刀具，需自行设计。复杂刀具设计复杂刀具设计13成形铣刀按齿背形成可分为尖齿成形铣刀和铲齿成形铣刀成形铣刀按齿背形成可分为尖齿成形铣刀和铲齿成形铣刀（1）尖齿成形铣刀用钝后）尖齿成形铣刀用钝后需需重磨后刀面重磨后刀面，其耐用度

10、，其耐用度和加工表面质量都较高，和加工表面质量都较高，但因但因后刀面为成形表面后刀面为成形表面，制造和重磨时必须用专门制造和重磨时必须用专门的靠模夹具，使用不方便。的靠模夹具，使用不方便。复杂刀具设计复杂刀具设计14（2）铲齿成形铣刀的齿背是按一定的）铲齿成形铣刀的齿背是按一定的曲线铲制的，用钝后只需曲线铲制的，用钝后只需重磨前刀重磨前刀面面即可保证刃形不变，由于即可保证刃形不变，由于前刀面前刀面是平面是平面、刃磨很方便，因而得到广、刃磨很方便，因而得到广泛应用。泛应用。复杂刀具设计复杂刀具设计15二、成形铣刀的铲齿二、成形铣刀的铲齿1铲齿的目的和要求铲齿的目的和要求1) 为了保证重磨前刀面后

11、铣刀刃为了保证重磨前刀面后铣刀刃形不变，铣刀任意轴平面中的形不变，铣刀任意轴平面中的廓形均应相同；廓形均应相同；2) 为了保证适当的后角，铣刀各为了保证适当的后角，铣刀各轴平面中的廓形还应逐渐向铣轴平面中的廓形还应逐渐向铣刀中心缩近。刀中心缩近。 要求铣刀的后刀面应是新刀切削要求铣刀的后刀面应是新刀切削刃廓形绕铣刀轴线回转，同时向刃廓形绕铣刀轴线回转，同时向铣刀中心均匀移动所形成的表面。铣刀中心均匀移动所形成的表面。能完成这种齿背加工的方法叫做能完成这种齿背加工的方法叫做“铲背铲背”或或“铲齿铲齿”，是用铲刀，是用铲刀在铲齿车床上进行的。在铲齿车床上进行的。复杂刀具设计复杂刀具设计162齿背曲

12、线齿背曲线 铲齿铣刀的齿背曲线铲齿铣刀的齿背曲线是刀齿后刀面在垂直于铣刀轴线的是刀齿后刀面在垂直于铣刀轴线的端平面中的截线。端平面中的截线。 刀齿的廓形取决于铲刀的刃形，齿背曲线的形状则影响后角刀齿的廓形取决于铲刀的刃形，齿背曲线的形状则影响后角的大小和重磨后后角的变化。的大小和重磨后后角的变化。理论上：采用理论上：采用对数螺线对数螺线作为齿背曲线可保证重磨后的后角不变作为齿背曲线可保证重磨后的后角不变设计中：常采用设计中：常采用阿基米德螺线阿基米德螺线作为齿背曲线，作为齿背曲线，理由理由： 铣刀重磨后的后角虽有所增大，但增大不多。铣刀重磨后的后角虽有所增大，但增大不多。 阿基米德螺线上各点的

13、向量半径是随向径转角的增减阿基米德螺线上各点的向量半径是随向径转角的增减而成比例地增减的。而成比例地增减的。 匀速回转运动与沿半径方向的匀速直线运动结合起来匀速回转运动与沿半径方向的匀速直线运动结合起来就可得到阿基米德螺线，生产中很容易实现。就可得到阿基米德螺线，生产中很容易实现。复杂刀具设计复杂刀具设计17成形铣刀的径向铲齿过程成形铣刀的径向铲齿过程复杂刀具设计复杂刀具设计183铲背量铲背量K的确定和名义后角的确定和名义后角f 产背量产背量K是指铣刀（工件）转过一个齿间角是指铣刀（工件）转过一个齿间角（2/z）时）时铲刀沿着铣刀半径方向推进的距离。铲刀沿着铣刀半径方向推进的距离。 凸轮回转一

14、周的升高量凸轮回转一周的升高量(向径差向径差)应该等于铲背量应该等于铲背量K 凸轮上的曲线也应该是阿基米德螺线凸轮上的曲线也应该是阿基米德螺线 不论铣刀直径和齿数如何，只要不论铣刀直径和齿数如何，只要K值相同，均可使用同一凸轮值相同，均可使用同一凸轮1）定义：）定义：复杂刀具设计复杂刀具设计192）铲背量的确定）铲背量的确定复杂刀具设计复杂刀具设计203）名义后角）名义后角 铣刀切削刃上各点的铲背量都相同，所以各点的齿背曲线铣刀切削刃上各点的铲背量都相同，所以各点的齿背曲线都是齿顶齿背曲线的等距线。都是齿顶齿背曲线的等距线。 规定新铣刀齿顶处的后角为成形铣刀的名义后角规定新铣刀齿顶处的后角为成

15、形铣刀的名义后角f ，一般一般 f1012。铣刀切削刃上各点的后角不等，越靠近轴心的点，铣刀切削刃上各点的后角不等，越靠近轴心的点，Rx ， f 复杂刀具设计复杂刀具设计214正交平面后角正交平面后角 为了减小摩擦，为了减小摩擦，避免铣刀磨损过避免铣刀磨损过快，一般要求快，一般要求omin 2复杂刀具设计复杂刀具设计22对于对于omin 2 ，可采用以下措施加以改善：，可采用以下措施加以改善： 增大齿顶后角，但不能超过增大齿顶后角，但不能超过1517 修改铣刀刃形修改铣刀刃形复杂刀具设计复杂刀具设计23 斜置工件斜置工件 斜向铲齿斜向铲齿复杂刀具设计复杂刀具设计24三、铲齿成形铣刀的结构要素三、铲齿成形铣刀的结构要素1铣刀直径的确定铣刀直径的确定复杂刀具设计复杂刀具设计252铣刀齿数铣刀齿数Z3后角的选取后角的选取复杂刀具设计复杂刀具设计26四、前角大于零的成形铣刀的廓形设计四、前角大于零的成形铣刀的廓形设计复杂