銑刀知識

一節(jié) 銑刀概述

銑刀是用于銑削加工、具有一個或多個刀齒的旋轉(zhuǎn)刀具。工作時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)品的幾種常見形式如圖4-1所示。

一、銑刀的分類

（一）按功能分類

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，刀齒強度高，容屑空間大，適用于粗加工；而密齒銑刀適用于精加工。

2.面銑刀 用于立式銑床、臥式銑床或龍門銑床上加工平面。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 用于加工溝槽和臺階面，刀齒在圓周和端面上，一般工作時不能沿軸向進給。當立銑刀上有通過中心端齒時，可軸向進給。

4.三面刃銑刀 用于加工各種溝槽和臺階面，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。

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，以及對某些成形表面進行光整加工等。該銑刀可裝在風動或電動工具上使用，生產(chǎn)率和壽命比砂輪和銼刀提高數(shù)十倍。

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

9.螺紋銑刀 通過三軸或三軸以上聯(lián)動加工中心實現(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

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(nèi)刃磨式銑刀；刀頭在夾具上單獨刃磨的稱為體外刃磨式銑刀。

二、銑刀的幾何角度

銑刀的種類、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，每個刀齒可以看作是一把簡單的車刀，所不同的是銑刀回轉(zhuǎn)、刀齒較多。因此只通過對一個刀齒的分析，就可以了解整個銑刀的幾何角度。以面銑刀為例來分析銑刀的幾何角度。面銑刀的標注角度如圖4-2所示。面銑刀的一個刀齒，相當于一把小車刀，其幾何角度基本與外圓車刀相類似，所不同的是銑刀每齒基面只有一個，即以刀尖和銑刀軸線共同確定的平面為基面。因此面銑刀每個刀齒都有前角、后角、主偏角和刃傾角四個基本角度。

（1）前角γ ο：前面與基面之間的夾角，在正交平面中測量。

（2）后角α o：后面與切削平面之間的夾角，在正交平面中測量。

（3）主偏角κ r：主切削平面與假定工作平面間的夾角，在基面中測量。

（4）刃傾角λ s：主切削刃與基面之間的夾角。

面銑刀在主剖面系中的有關(guān)角度如見圖4-2所示，在設(shè)計、制造、刃磨時，還需要進給、背吃刀量剖面系中的有關(guān)角度，還有徑向前角γ f和軸向前角γ p。

整體硬質(zhì)合金立銑刀及其應用

　　如果一個用戶有一把可轉(zhuǎn)位刀片式銑刀和一把整體硬質(zhì)合金立銑刀（以下簡稱“整硬銑刀”）可供選擇，他通常會問一個基本的問題：哪種刀具性能更好？它們在哪些加工領(lǐng)域更具優(yōu)勢？這與其說是一個孰優(yōu)孰劣的問題，不如說是一個各擅勝場的問題。我們必須了解特定類型的刀具有哪些不同的性能特點，以及為了獲得良好的加工效果，應該如何合理使用它們。

　　刀片式銑刀在許多方面都與整硬銑刀大相徑庭。整硬銑刀采用了與刀片銑刀不同的基體材料和涂層類型，從而使這兩類銑刀表現(xiàn)出明顯的性能差異。如果在某種特定加工中，其中一類刀具的某些性能變得更為重要，那么或許此類刀具就更適合這種加工。

　　一般來說，與傳統(tǒng)的刀片銑刀相比，整硬銑刀的加工精度要高得多。不過，這一事實只適用于刀具在切削加工中的表現(xiàn)。這兩種刀具可能具有相同的尺寸精度等級，但由于整體硬質(zhì)合金材料的剛性遠遠高于安裝刀片的鋼制刀柄，加工時在切削力作用下不易發(fā)生撓曲變形，因此能獲得更高的加工精度。

　　需要牢記的另一個重要事實是刀具的接觸弧長，一種特定刀具與被加工零件接觸的圓周長度，它與切削時產(chǎn)生的熱量以及被刀具、工件和切屑吸收的熱量直接相關(guān)。整硬銑刀與鋼制刀柄銑刀處理切削熱的特點截然不同，這也會反映在切削策略的選擇上。

　　為了更地進行對比，還必須考慮刀具的直徑尺寸。在直徑小于10mm的小直徑銑刀范疇，很少能見到刀片式銑刀的蹤影，顯然，整硬銑刀是當然之選。而在與之相對應的大直徑銑刀領(lǐng)域，由于經(jīng)濟性的原因，整硬銑刀卻并非明智的選擇。直徑尺寸10－25mm左右的中等規(guī)格銑刀則是多種銑刀類型交迭共存的區(qū)域（見圖1）。在此范圍內(nèi)，被加工形狀的復雜性、可達性以及加工精度要求成為選擇刀具的初始依據(jù)。

圖1 整硬銑刀和刀片銑刀的加工領(lǐng)域

整硬銑刀的基體材料

　　整硬銑刀的加工性能在很大程度上取決于所用硬質(zhì)合金基體材料的類型?；w材料之所以至關(guān)重要，是因為它必須支撐刀具的切削刃，必須承受很大的切削力，而且必須防止任何形式的刀具破損。

　　為了確保銑刀具有足夠的韌性，并能提供良好的動態(tài)抗力，整硬銑刀通常采用微細晶粒硬質(zhì)合金作為基體材料（見圖2）。這種基體具有更高的硬度和更好的刃口鋒利性，同時還能保持良好的韌性。但是，與常規(guī)粒度的硬質(zhì)合金基體相比，微細晶粒硬質(zhì)合金的導熱性（將熱量從切削區(qū)帶走的能力）相對較差。這就意味著，刀具切削時產(chǎn)生的熱量往往會駐留在刀具表面。因此，整硬銑刀的切削刃必須能夠承受這種切削熱，并控制接觸弧長，這是選擇整硬銑刀時始終需要考慮的一個重要條件。

圖2 硬質(zhì)合金晶粒尺寸的影響和功能性

整硬銑刀的涂層和切削刃制備

　　為了提高刀具耐磨性，并將產(chǎn)生熱量的切削區(qū)與刀具基體隔離開（切削熱在基體中的積聚可能會縮段刀具壽命），整硬銑刀通常都要采用涂層。此外，由于整硬銑刀的切削刃比較鋒利，因此，刀具基體與涂層之間具有恰當?shù)母街σ仓陵P(guān)重要（見圖3）。尤其對于直徑較小的整硬銑刀來說，切削刃鋒利度是刀具加工性能的一項關(guān)鍵要素。

圖3 涂層對刃口鋒利度的影響

　　理想的整硬銑刀切削刃應具有盡可能高的硬度，以及可將崩刃風險降至蕞低的適當鋒利度。通過合理的切削刃制備，可以部分實現(xiàn)這一目標。一般來說，根據(jù)要求達到的加工質(zhì)量和刀具壽命水平，不同的整硬銑刀可以采用不同的切削刃制備型式、刃口形狀和鋒利度。

　　切削刃是刀具的前刀面和后刀面相交形成的交線，通過刃磨前刀面和后刀面，可以獲得鋒利的切削刃。如果直接在鋒利的切削刃上沉積PVD涂層，涂層內(nèi)部會產(chǎn)生很高的應力。由于這種高內(nèi)應力的影響，涂層在切削時容易和剝落，從而縮小刀具壽命。涂層的質(zhì)量和有效性取決于其在切削過程中承受和/或減小磨損率的能力。為了使涂層能更牢固地附著于切削刃上，并防止切削刃發(fā)生破損，有必要對切削刃進行強化（鈍化）處理（見圖4）。換句話說，為了確保加工穩(wěn)定性和實現(xiàn)涂層功能，必須犧牲一部分刃口鋒利度，而這反過來又會增加刀具壽命。

圖4 鋒利的切削刃（上）和經(jīng)過鈍化的切削刃（下）

　　甚至可以說，切削刃制備對整硬銑刀的重要性超過了基體類型和涂層技術(shù)。從邏輯上講，這對整硬銑刀的重磨有很大的影響。刀具重磨后，如果不對其刃口重新進行鈍化處理，使其恢復到初始狀態(tài)，就無法充分發(fā)揮修復刀具的全部潛力。因此，考慮到整硬銑刀不菲的初始成本，由原來的刀具制造商及其具有資質(zhì)的服務中心來從事刀具重磨業(yè)務至關(guān)重要。

整硬銑刀的加工策略

　　根據(jù)整硬銑刀的尺寸大小和幾何形狀，可將其劃分為幾個大類，并按不同的加工范圍再細分為許多專門的小類。在不同的刀具應用領(lǐng)域，刀槽幾何形狀、刀尖角、前角和后角、螺旋角等設(shè)計特點都發(fā)揮著重要作用，并將各類整硬銑刀明確地區(qū)分開來。這種分類對于整硬銑刀和加工策略的選擇具有指導作用。

　　那么，選擇哪種加工策略好呢？這要取決于總的加工目標：你的主要目的是蕞大限度地提高生產(chǎn)率和零件產(chǎn)量，還是盡可能降低刀具成本和簡化刀具種類？此外，這也取決于被加工零件及與之相關(guān)的各種要素：刀具是用于切槽，還是用于側(cè)銑，或者兩種加工兼而有之？

　　需要考慮的后（但并非不重要）一個問題是約束條件，例如：機床的潛在加工能力有多大？工件的夾持剛性如何？這些要素可能會成為限制因素，使你無法采用一些更先進的加工策略，或無法使用一些更的專用整硬銑刀。

　　整硬銑刀的正確選擇取決于多種因素，重要的是采用正確的加工策略。實際上，在大多數(shù)情況下，許多制約因素都無法改變：加工機床、CAM系統(tǒng)以及被加工零件的材料、尺寸、公差、形狀等都是給定的常量。不過，在現(xiàn)有加工系統(tǒng)框架內(nèi)，仍然可以通過制定正確的加工策略和采用多種方法來影響加工結(jié)果，還可以根據(jù)加工總目標，通過改變進給率、切削速度和切削深度，對切削條件進行優(yōu)化調(diào)整。

　　根據(jù)選定的主攻方向和技術(shù)策略，就可以合理選擇整硬銑刀。顯而易見，有兩種可能的選刀方式：①按加工性能選刀，即根據(jù)加工類型（如側(cè)銑、銑槽或三維成形銑削），選擇用途單一的專用型銑刀，以獲得很好性能；②按使用范圍選刀，即選擇種類較少，但適用范圍更廣的通用型銑刀。無論采用何種選刀方式，用戶都需要在現(xiàn)有整硬銑刀品種規(guī)格中進一步縮小選擇范圍。

專用銑刀與通用銑刀

　　目前有5種不同類型的整硬銑刀可用于各種金屬材料的常規(guī)加工（見圖5）。其中，地一類刀具為一代整硬銑刀，其歷史可追溯到小型立銑刀主要采用高速鋼制造的年代，現(xiàn)在已落后過時。在20世紀70年代后期，小型立銑刀的基本材質(zhì)開始由高速鋼轉(zhuǎn)換為硬質(zhì)合金，但其典型的幾何特征仍然沿用高速鋼立銑刀的設(shè)計，這些設(shè)計比較適合當時的加工任務。如今，此類刀具無論是售價還是性能，都處于整硬銑刀市場的低端。

國外企業(yè)更側(cè)重于對品牌的保護，尤其是那些有著百年歷史的聞名外企，他們在成立伊始，并不苛求銷售贏利的多少，而是把企業(yè)發(fā)展要點，放在了品牌建設(shè)上。他們向客戶宣傳產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品怎么進步出產(chǎn)功率，以及能為客戶降低多少出產(chǎn)成本，這種注重品牌的宣傳策略一開始就為企業(yè)的發(fā)展奠定了良好的根底。

國內(nèi)企業(yè)則正好相反，他們著重以低價招引客戶，注重眼前利益，大打價格戰(zhàn)，導致了刀具商場競爭，而過低的價格，使得產(chǎn)品質(zhì)量無法保證，終究客戶對國產(chǎn)圓刀片失去了決心。下面是中國品牌分切圓刀片的首要細分商場：

（1）、汽車職業(yè)汽車職業(yè)的加工特點一是大批量、流水線出產(chǎn)，二是加工條件相對比較固定。為了優(yōu)化出產(chǎn)，進步質(zhì)量和功率恒力機械，汽車職業(yè)對刀具的加工功率和運用壽命提出了十分苛刻的要求。一起，由于選用流水線作業(yè)，為了避免因換刀片導致整條出產(chǎn)線的停機、造成巨大的經(jīng)濟損失，所以通常選用強制性的統(tǒng)一換刀的方法。這對刀具質(zhì)量的穩(wěn)定性也提出了獨衣無二的高要求。

（2）、航空航天職業(yè)航空航天業(yè)的加工特點一是加工精度要求高，二是材料難加工。該職業(yè)所加工的零部件材料大多為耐性和強度都十分高的高溫合金和鎳鈦合金（如INCONEL718等），使得硬質(zhì)合金圓刀片大有用武之地。

（3）、大型渦輪機、汽輪機、發(fā)電機及柴油機出產(chǎn)企業(yè)這些企業(yè)所要加工的零件大多體積龐大、價值昂貴，在加工時，保證被加工零件的精度和少出廢品是至關(guān)重要的，所以在這些職業(yè)里也經(jīng)常選用鎢鋼圓刀片。

（4）、運用數(shù)控機床較多的企業(yè)俗話說“好馬配好鞍”，為了進步加工功率和產(chǎn)品質(zhì)量，充分發(fā)揮數(shù)控機床的運用功率，往往選用硬質(zhì)合金圓刀片更易達到預期的作用。

（5）、外資企業(yè)在這些企業(yè)中，往往更注重出產(chǎn)功率和質(zhì)量的保證。由于外資企業(yè)的設(shè)備許多是引進國外的機床和設(shè)備，選用其進口國的圓刀片也是瓜熟蒂落的事。除此之外，還有許多其它職業(yè)，如模具職業(yè)、軍公企業(yè)等使用硬質(zhì)合金圓刀片也都十分普遍。

軸承磨加工進程，其作業(yè)外表通過高速旋轉(zhuǎn)砂輪進行磨削，因而磨削時如果不按作業(yè)指導書進行操作調(diào)整設(shè)備，就會軸承作業(yè)外表呈現(xiàn)種種缺點，致使影響軸承全體質(zhì)量。軸承精細磨削時，因為粗糙要求很高，作業(yè)外表呈現(xiàn)磨削痕跡往往能用肉眼觀察到其外表磨削痕跡首要有以下幾種。

一、體現(xiàn)呈現(xiàn)穿插螺旋線痕跡

呈現(xiàn)這種痕跡原因首要因為砂輪母線平直性差，存凹凸現(xiàn)象，磨削時，砂輪與工件僅部分接觸，當工件或砂輪數(shù)次往返運動后，工件體現(xiàn)就會再現(xiàn)穿插螺旋線且肉眼可以觀察到。這些螺旋線螺距與工件臺速度、工件轉(zhuǎn)速巨細有關(guān)，同時也與砂輪軸心線作業(yè)臺導軌不平行有關(guān)。

（一）螺旋線形成首要原因

1、砂輪修整不良，邊角未倒角，未使用冷卻液進行修整；

2、作業(yè)臺導軌導潤滑油過多，致使作業(yè)臺漂??；

3、機床精度欠好；

4、磨削壓力過大等。

（二）螺旋線形成具有原因

1、V形導軌剛性欠好，當磨削時砂輪發(fā)生偏移，只砂輪邊際與作業(yè)外表接觸；

2、修整吵輪時作業(yè)臺換向速度不穩(wěn)定，精度不高，使砂輪某一邊際修整略少；

3、工件本身剛性差；

4、砂輪上有破碎太剝落砂粒工件磨削下鐵屑積附砂輪外表上，為此應將修整好砂輪用冷卻水沖刷或沖洗潔凈；

5、砂輪修整欠好，有局部凸起等。

二、外表呈現(xiàn)魚鱗狀

外表再現(xiàn)魚鱗狀痕跡首要原因因為砂輪切削刃不行尖利，磨削時發(fā)作“啃住”現(xiàn)象，此時振蕩較大。形成工件外表呈現(xiàn)魚鱗狀痕跡詳細原因：

1、砂輪外表有廢物油污物；

2、砂輪未修整圓；

3、砂輪變鈍。修整不行尖利；

4、金剛石緊固架不結(jié)實，金剛石搖動或金剛石質(zhì)量欠好不尖銳；

5、砂輪硬度不均勻等。

三、作業(yè)面拉毛

外表再現(xiàn)拉毛痕跡首要原因因為粗粒度磨粒掉落后，磨粒夾工件與砂輪之間而形成。工件外表磨削時被拉毛詳細原因：

1、粗磨時遺留下來痕跡，精磨時未磨掉；

2、冷卻液粗磨粒與微小磨粒過濾不潔凈；

3、粗粒度砂輪剛修整好時磨粒容易掉落；

4、資料耐性有用期或砂輪太軟；

5、磨粒耐性與工件資料耐性合作不妥等。

四、工件外表有直波形痕跡

咱們將磨過工件垂軸心線截一橫斷面并擴大，可看到其周邊近似于正弦波。使其心沿軸心線無轉(zhuǎn)動平移，正弦波周邊軌跡便波形柱面，亦稱這為多角形。發(fā)生直波形原因砂輪相對工件移動或者說砂輪對工件磨削壓力發(fā)作周期性改變而引起振蕩原故。這種振蕩或許強迫振蕩，也或許自激振蕩，因而工件上直波頻往往不止一種。發(fā)生直波形痕跡詳細原因：

1、砂輪主軸空隙過大；

2、砂輪硬度太高；

3、砂輪靜平衡欠好或砂輪變鈍；

4、工件轉(zhuǎn)速過高；

5、橫向亓刀太大；

6、砂輪主軸軸承磨損，合作空隙過大，發(fā)生徑向跳動；

7、砂輪壓緊組織或作業(yè)臺“爬行”等。

五、工件外表再現(xiàn)稍傷痕跡

工件外表磨削進程往往會稍傷，稍傷有幾種類型，一稍傷沿砂輪加工方向，呈暗黑塊；二呈線條或斷續(xù)線條狀。工件外表磨加工進程被稍傷，歸納起來有以下幾種原因：

1、砂輪太硬或粒度太細安排過密；

2、進給量過大，切削液供給不足，散熱條件差；

3、工件轉(zhuǎn)速過低，砂輪轉(zhuǎn)速過快；

4、砂輪振擺過大，因磨削深度不斷發(fā)作改變而稍傷；

5、砂輪修整不及時或修整欠好；

6、金剛石銳利，砂輪修整欠好；

7、工件粗磨時稍傷過深，精磨留量又太小，沒有磨掉；

8、工件夾緊力或吸力不足，磨削力作用下，工件存停轉(zhuǎn)現(xiàn)象等。

那么工件外表磨削進程怎么知道否燒務呢？這要通過定時酸洗即可檢查出來。工件酸洗后，外表濕潤時，應立即散光燈下目測檢驗，正常外表呈均勻暗灰色。如軟件點，就呈現(xiàn)云彩狀暗黑點，且周界不定整；如果脫碳，則呈現(xiàn)灰白或暗黑色花斑；如果磨加工裂紋，則裂紋呈龜裂狀，如稍傷，一外表沿砂輪加工方向呈現(xiàn)暗黑塊，二呈現(xiàn)線條或斷續(xù)線條狀。如磨加工進程呈現(xiàn)上述稍傷現(xiàn)象，有必要及時分析原因，采納有用辦法加以解決，根絕批量稍傷。

六、外表粗糙度達不到要求

軸承零件外表粗糙度均有標準工藝要求，但磨加工超精進程，因種種原因，往往達不到規(guī)定要求。形成工件外表粗糙度達不到要求首要原因：

1、磨削速度過低，進給速度過快，進刀量過大，無進給磨削時刻過短；

2、工件轉(zhuǎn)速過高或工件軸砂輪軸振蕩過大；

3、砂輪粒度太粗或過軟；

4、砂輪修整速度過快或修整組織空隙過大；

5、修整砂輪金剛石不銳利或質(zhì)量欠好；

6、超精用油石質(zhì)量欠好，裝置方位不正確；

7、超精用煤油質(zhì)量達不到要求；

8、超精時刻過短等；