铣削加工基础知识

铣削加工基础知识

铣削用量

铣削时的铣削用量由切削速度、进给量、背吃刀量(铣削深度)和侧吃刀量(铣削宽度)四要素组成。其铣削用量如下图所示。

铣削运运及铣削用量

切削速度Vc即铣刀大直径处的线速度，可由下式计算：

式中Vc为切削速度(m/min)，d为铣刀直径（mm），n为铣刀每分钟转数（r/min）。

进给量?，铣削时，工件在进给运动方向上相对刀具的移动量即为铣削时的进给量。由于铣刀为多刃刀具，计算时按单位时间不同，有以下三种度量方法。

（1）每齿进给量?Z(mm/z)指铣刀每转过一个刀齿时，工件对铣刀的进给量（即铣刀每转过一个刀齿，工件沿进给方向移动的距离），其单位为每齿mm/z。

（2）每转进给量?，指铣刀每一转，工件对铣刀的进给量（即铣刀每转，工件沿进给方向移动的距离），其单位为mm/r。

（3）每分钟进给量Vf，又称进给速度，指工件对铣刀每分钟进给量（即每分钟工件沿进给方向移动的距离），其单位为mm/min。上述三者的关系为，

式中z为铣刀齿数，n为铣刀每分钟转速（r/min），

背吃刀量(又称铣削深度ap)，铣削深度为平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸（切削层是指工件上正被刀刃切削着的那层金属），单位为mm。因周铣与端铣时相对于工件的方位不同，故铣削深度的标示也有所不同。

侧吃刀量(又称铣削宽度ae)，铣削宽度是垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸，单位为mm。

铣削用量选择的原则：通常粗加工为了保证必要的刀具耐用度，应优先采用较大的侧吃刀量或背吃刀量，其次是加大进给量，***后才是根据刀具耐用度的要求选择适宜的切削速度，这样选择是因为切削速度对刀具耐用度影响大，进给量次之，侧吃刀量或背吃刀量影响小；精加工时为减小工艺系统的弹性变形，必须采用较小的进给量，同时为了***积屑瘤的产生。对于硬质合金铣刀应采用较高的切削速度，对高速钢铣刀应采用较低的切削速度，如铣削过程中不产生积屑瘤时，也应采用较大的切削速度。

铣削的应用

在卧式铣床上镗孔（卧式铣床上镗孔、卧式铣床上镗孔用吊架、卧式铣床上镗孔用支承套）

铣床的加工范围很广，可以加工平面、斜面、垂直面、各种沟槽和成形面（如齿形）。还可以进行分度工作。有时孔的钻、镗加工，也可在铣床上进行，如下图所示。

铣削加工的应用范围（a.圆柱铣刀铣平面 b.套式铣刀铣台阶面 c.三面刃铣刀铣直角槽 d.端铣刀铣平面e.立铣刀铣凹平面 f.锯片铣刀切断 g.凸半圆铣刀铣凹圆弧面 h.凹半圆铣刀铣凸圆弧面 i.齿轮铣刀铣齿轮 j.角度铣刀铣V形槽 k.燕尾槽铣刀铣燕尾槽 l.T形槽铣刀铣T形槽 m.键槽铣刀铣键槽 n.半圆键槽铣刀铣半圆键槽 o.角度铣刀铣螺旋槽）

铣床的加工精度一般为IT9～IT8；表面粗糙度一般为Ra6.3～1.6μm。

铣削方式

1.周铣和端铣

用刀齿分布在圆周表面的铣刀而进行铣削的方式叫做周铣；用刀齿分布在圆柱端面上的铣刀而进行铣削的方式叫做端铣。

与周铣相比，端铣铣平面时较为有利，因为：

（1）端铣刀的副切削刃对已加工表面有修光作用，能使粗糙度降低。周铣的工件表面则有波纹状残留面积。

（2）同时参加切削的端铣刀齿数较多，切削力的变化程度较小，因此工作时振动较周铣为小。

（3）端铣刀的主切削刃刚接触工件时，切屑厚度不等于零，使刀刃不易磨损。

（4）端铣刀的刀杆伸出较短，刚性好，刀杆不易变形，可用较大的切削用量。由此可见，端铣法的加工质量较好，生产率较高。所以铣削平面大多采用端铣。但是，周铣对加工各种形面的适应性较广，而有些形面（如成形面等）则不能用端铣。

2.逆铣和顺铣

周铣有逆铣法和顺铣法之分。逆铣时，铣刀的旋转方向与工件的进给方向相反；顺铣时，则铣刀的旋转方向与工件的进给方向相同。逆铣时，切屑的厚度从零开始渐增。实际上，铣刀的刀刃开始接触工件后，将在表面滑行一段距离才真正切入金属。这就使得刀刃容易磨损，并增加加工表面的粗糙度。逆铣时，铣刀对工件有上抬的切削分力，影响工件安装在工作台上的稳固性。

顺铣则没有上述缺点。但是，顺铣时工件的进给会受工作台传动丝杠与螺母之间间隙的影响。因为铣削的水平分力与工件的进给方向相同，铣削力忽大忽小，就会使工作台窜动和进给量不均匀，甚至引起打刀或损坏机床。因此，必须在纵向进给丝杠处有消除间隙的装置才能采用顺铣。但一般铣床上是没有消除丝杠螺母间隙的装置，只能采用逆铣法。另外，对铸锻件表面的粗加工，顺铣因刀齿首先接触黑皮，将加剧刀具的磨损，此时，也是以逆铣为妥。

锯齿形大螺距螺纹加工宏程序

R1=100 ;(起点)

R2=-300;(螺纹长度)

R3=32;(螺距)

R4=24;(槽宽)

R5=5;(刀宽)

R6=2434;(螺纹外径)

R7=2400;(螺纹底径)

R11=1 (Z轴窜刀次数)

R12=0.5；(X向吃刀深度，半径)

R14=45；（角度）

R13=(R4-R5-R12)/(TRNUC((R4-R5-R12)/R5) 1)；（Z向每次位移）

R8=R6-R12*2 (X轴起刀点)

R10=R6 100 (X轴退刀点)

G90G95M3S14; ()

G0X=R10 Z=R1

AA:

G0Z=R1-R12

X=R8

G33 Z=R2 K32 SF=0

G0 X=R10

R1=100-R13*R11

R11=R11 1

IF R11lt;=TRNUC((R4-R5-R12)/R5 1 GOTOB AA

R12=R12 0.5

R8=R6-R12*2

R13=(R4-R5-R12)/(TRNUC((R4-R5-R12)/R5) 1)

R1=100

R11=1

IF R8gt;=R7 GOTOB AA

M30 ；（2016.12.16;13.32H）

菱齿立铣刀铣削碳纤维复合资料的切削功能研讨

碳纤维复合资料（CFRP）是以碳纤维为增强体的树脂基复合资料，具有比强度和比模量高，抗皮劳功能优异，减振功能好，安全功能高，可明显下降结构件的分量等优异功能，现在广泛应用于航空航天、轿车、能源及体育器材等领域。碳纤维复合资料零件与其他资料零件装配联接时，铣削加工是取得准确几何形状的首要形式之一。因为碳纤维复合资料各向异性的特色，层间强度低而碳纤维硬度高，在铣削过程中易发作分层、翻边及毛刺等缺点，严峻影响了刀具使用寿数和工件外表质量。

近年来国内外学者对碳纤维复合资料加工理论展开了广泛研讨。Iliescu等剖析了纤维方向对亚外表损伤深度及切削力的影响，研讨标明，随着纤维方向的增加，工件亚外表的损伤深度随之增加，刀具的前角对切削力的巨细及亚外表的损伤深度影响较小；Devi Kalla等使用圆柱双刃铣刀铣削多向铺层复合资料并建立了铣削力的猜测模型；鲍永杰等以单层碳纤维复合资料为研讨目标，选用单点飞切探究了撕裂缺点的构成过程，剖析了刀具类型、钻削力及切削速度等因素对钻孔缺点的影响规律。现在针对碳纤维复合资料加工的研讨，大部分会集在钻孔方面，国内尚无成熟的产业化生产的碳纤维复合资料专用铣削刀具。

本文提出了菱齿型立铣刀的规划方案，并选用一般右旋金刚石涂层立铣刀、新式菱齿金刚石涂层立铣刀以及菱齿未涂层立铣刀，对碳纤维复合资料进行侧铣实验。在相同切削条件下，经过对铣削过程中工件加工外表质量、刀具寿数以及刀具磨损描摹的比照研讨，探讨了金刚石涂层的菱齿立铣刀铣削碳纤维复合资料的切削加工功能。

1.菱齿型立铣刀规划原理

在碳纤维复合资料的铣削加工中，一般硬质合金立铣刀作为一种传统经济的刀具依然存在于生产领域。一般右旋立铣刀铣削碳纤维复合资料加工如图1所示。铣削过程中，因为刀具右旋螺旋角的存在，复合资料的上、下外表均遭到斜向上的切削力效果，此刻资料下外表的纤维层刚性较好，简单彻底被堵截；而资料上外表的纤维层因为缺乏上方的支撑资料，不简单彻底被堵截，因而在工件的上外表易呈现毛刺、撕裂，乃至是分层现象，影响工件外表质量。

新式菱齿立铣刀的刃型如图2所示，菱齿型立铣刀经过右旋向和左旋向的开槽磨削，构成了数量较多的切削刃。在每个菱形的刀齿上，都具有右旋切削刃和左旋切削刃。铣削时，碳纤维复合资料既遭到右旋切削刃向上切削分力的效果，也遭到了左旋切削刃向下切削分力的效果，因而纤维层资料受力均衡，切削过程平稳。因为菱齿型立铣刀在任一截面均有右旋刃和左旋刃一起参加切削加工（见图3），在较块切削速度的效果下，工件外表层纤维资料一起遭到了向上和向下切削力的效果，类似于剪刀原理，纤维资料轻易被剪断，能够有用地防止工件上、下外表撕裂、毛刺等加工缺点的发作，提高复合资料的加工质量。

2.实验条件

实验刀具选用金刚石涂层一般右旋立铣刀、金刚石涂层菱齿立铣刀以及未涂层的菱齿立铣刀，如图4所示，刀具几何参数如表1所示。实验工件资料为T300型碳纤维复合资料，工件资料功能如表2所示。

切削实验在福裕立式加工中心QP2033-L上进行，刀柄BT40-KMC32-105，加工条件如表3所示。实验后，选用Keyence显微镜（类型：VHX-100）调查工件外表质量以及刀具切削刃的磨损情况。

3.实验结果与剖析

（1）工件外表质量比照剖析。在相同的切削加工条件下，一般金刚石涂层右旋立铣刀侧铣碳纤维复合资料3m后工件的外表质量如图5所示。从图中能够看出，工件上外表呈现了明显的毛刺和撕裂现象，而下外表加工质量良好。

图6所示为金刚石涂层菱齿立铣刀侧铣碳纤维复合资料3m后工件的外表质量照片。从图中能够看出，碳纤维复合资料工件的上、下外表均未呈现毛刺、撕裂等加工缺点，加工外表质量明显优于一般立铣刀。图7所示为未涂层菱齿立铣刀侧铣碳纤维复合资料3m后工件的外表质量图片。由图可见，工件的上、下外表呈现了细微的毛刺现象，加工外表质量优于一般立铣刀，但比金刚石涂层菱齿立铣刀差。这首要是因为工件资料中的碳纤维硬度较高、未涂层刀具磨损较块的原因。

（2）刀具寿数比照剖析。图8所示为3款铣刀侧铣碳纤维复合资料的刀具磨损曲线。若不考虑碳纤维复合资料外表质量，仅以刀具后刀面磨损量VB=0.1mm作为刀具磨钝规范，在到达磨钝规范时，菱齿金刚石涂层立铣刀的切削间隔为63m，一般立铣刀的切削间隔为18m，而菱齿未涂层立铣刀的切削间隔仅为7m。金刚石涂层一般右旋立铣刀的刀具磨损比相同涂层的菱齿立铣刀要块得多，这首要是因为菱齿立铣刀的切削刃数量在规划上明显多于一般立铣刀，在任一横截面上，一起参加切削加工的切削刃约8个（见图3），为一般右旋立铣刀的2倍。在相同转速和进给速度下，菱齿立铣刀每齿承当的切削力比一般立铣刀小，因而同为金刚石涂层的菱齿立铣刀刃口磨损比一般立铣刀缓慢。比照金刚石涂层菱齿立铣刀和未涂层的菱齿立铣刀，能够发现金刚石涂层的菱齿立铣刀的刀具寿数约是未涂层菱齿立铣刀的9倍。

（3）切削刃磨损比照剖析。因为碳纤维复合资料的切屑呈粉末状，刀具的磨损首要发作在切削刃和后刀面邻近。刀具后刀面磨损值VB=0.1mm的刀具磨损如图9所示。从图9a中能够看出，一般右旋立铣刀前端切削刃的后刀面磨损显现为均匀磨损，在靠近工件上外表的方位呈现异常鸿沟磨损，开始剖析因为碳纤维上外表残留毛刺对刀具不断冲击构成鸿沟剧烈磨损，露出发亮的硬质合金基体资料，刀具磨损严峻。比较之下，图9b所示菱齿金刚石涂层立铣刀则显现出良好的耐磨性，加工63m后刀具后刀面磨损量才到达0.1mm，其右旋刃外表金刚石涂层已被磨损掉，而左旋刃外表金刚石涂层仅发作细微磨损。图9c所示的未涂层菱齿立铣刀在切削7m后，右旋刃和左旋刃都呈现了严峻磨损。这首要是因为碳纤维复合资料首要成分是碳，其硬度非常高，在切削加工时，碳原子与刀具外表发作剧烈冲突，当硬质合金刀具外表没有涂层保护时，刀具后刀面非常简单发作磨损。而金刚石涂层的硬度非常高，能够到达8 000HV，在切削加工碳纤维复合资料时，金刚石涂层能够有用保护刀具刃口，从而减缓刀具后刀面的磨损。

4. 结语

（1）因为菱齿型立铣刀在每个刀齿上均有右旋刃和左旋刃，在任一横截面上均一起有右旋刃和左旋刃参加切削，构成的剪切合力易于将碳纤维丝束剪断，可有用***碳纤维复合资料外表毛刺、撕裂等现象的发作，提高工件加工外表质量。

（2）相同金刚石涂层的菱齿立铣刀和一般右旋立铣刀比较，因为菱齿立铣刀一起参加切削的刃数约为一般右旋立铣刀的2倍，故菱齿立铣刀每齿承当切削力较小，刀具后刀面磨损缓慢；未涂层的菱齿立铣刀在铣削碳纤维复合资料时，因为刀具外表没有金刚石涂层的保护，刀具后刀面磨损速度非常块。

（3）综上所述，新式金刚石涂层菱齿立铣刀适合于碳纤维复合资料的铣削加工。