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立銑刀主要幾何參數(shù)的選擇
- 發(fā)布日期：17-03-21 15:52
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立銑刀的幾何參數(shù)對切削效率的高低和加工質(zhì)量的好壞有很大影響。在選擇立銑刀的參數(shù)時，需要考慮多種因素的影響，如工件材料、刀具材料、加工性質(zhì)（粗、精加工）等，合理的參數(shù)可以使數(shù)控加工以最低的加工成本、最短的價格時間達(dá)到最佳的加工質(zhì)量。
通常一把普通的立銑刀涉及以下主要幾何參數(shù)：前角、后角、螺旋角、刃寬、槽深等。
其選擇原則如下：
1、前角及前刀面
（1）前角
前角的設(shè)計是立銑刀設(shè)計的重要組成不封。前角對切削力、切屑排除、銑刀壽命等影響都非常大。如果是切削硬材料，需要的切削刃強(qiáng)度大，一般要選擇小的正前角，甚至選擇負(fù)前角；切削軟質(zhì)材料、易切削材料或剛性差的材料，則選擇大的正前角。例如，切削一般鋼件時，選擇小的正前角；切削鋁、銅等軟性材料時，選擇大的正前角。但采用小前角比采用大前角時更容易產(chǎn)生積屑瘤，增大工件的粗糙度。因?yàn)榍敖切?，切削變形激烈，前刀面的摩擦較大，同時溫度升高也較快，容易產(chǎn)生積屑瘤。反之前角較大時，切屑對前刀面的正壓力減少，消耗的功率也減小，切削力和切削變形也隨之減少，不容易產(chǎn)生積屑瘤。但前角過大會降低切削刃的強(qiáng)度，減小刀頭的散熱體積導(dǎo)致切削熱不容易排出，這樣立銑刀和工件的溫度升高反而更大。
所以在設(shè)計立銑刀前角的時候，要根據(jù)不同的被加工材料來選擇合適的前角，達(dá)到減少立銑刀在切削過程中的變形與摩擦、抑制積屑瘤和鱗刺的生成及降低表面粗糙度的效果。
（2）前刀面
前刀面的作用主要是對金屬施加擠壓，使之產(chǎn)生變形、滑移、分離而成為切屑；它受兩個熱源的作用，接受大量的熱量；受切屑的摩擦，造成磨損；其形狀是控制切削卷曲、流向、折斷的主要參數(shù)。在設(shè)計前刀面時，一般需要增加一道工藝，即用砂輪精磨一遍，盡量降低表面粗糙度，減小摩擦程度，減少摩擦溫度升高過快，而燒傷工件和刀具。還可以加快切屑的流動速度，減少切屑在前刀面的停留時間，減少切屑熱量傳遞到立銑刀本體上，減少前刀面的磨損。
2、后角
立銑刀后角的選取會影響立銑刀剛性和工件的表面質(zhì)量。增大后角可以減少后角面與切削表面間摩擦，減小切削刃鈍圓弧半徑，提高表面質(zhì)量；但同時會使散熱條件變差，刀齒強(qiáng)度降低。因此，立銑刀通常采用雙倒棱后角（第一、第二后角），在增大后角的同時可以保證刀齒的剛性。
3、螺旋角
立銑刀的基本刃口形狀（槽的形狀）有直形和螺旋形兩種。由于螺旋刃立銑刀相對于直刃立銑刀有切削輕快、平穩(wěn)、效率高和使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，因此，在銑削加工中得到了廣泛應(yīng)用。根據(jù)加工設(shè)備和加工對象的不同要求，螺旋刃立銑刀有左刃、右刃和左螺旋、右螺旋四種不同的組合。其中左刃左螺旋和右刃右螺旋在加工中的軸向切削阻力有把立銑刀從刀夾中拔出的趨勢，需采用拉緊螺栓克服軸向切削阻力；而左刃右螺旋和右刃左螺旋的軸向切削阻力剛好把立銑刀壓向夾頭方，故多采用錐柄加扁尾，以適應(yīng)大功率切削。
因?yàn)橛胰杏衣菪姷犊勺屒行佳嘏判疾巯虮颗懦?，易保證切削的平穩(wěn)進(jìn)行，符合機(jī)床主軸旋向標(biāo)準(zhǔn)，在高性能夾頭的支持下裝卸方便，所以，其使用范圍最廣，使用量最大。
螺旋角的特性歸納：
（1）螺旋角與切削阻力
切向切削阻力隨螺旋角的增大而減小，軸向切削阻力隨螺旋角的增大而增大。
（2）螺旋角與前角
螺旋角度的增大使立銑刀實(shí)際前角增大，刃口更加鋒利。
（3）螺旋角與被加工面精度
一般被加工面的垂直度和平面度公差值隨螺旋角的增大而增加，當(dāng)螺旋角大于 40% 以后反而隨螺旋角的增大而呈減小趨勢。
（4）螺旋角與立銑刀壽命
圓周刃刃帶的磨損速度與螺旋角大小基本成正比；另一方面當(dāng)螺旋角很小時，輕微的銑刀損傷也將明顯降低李立銑刀的切削性能，引起振動，使銑刀無法繼續(xù)使用。方螺旋角過大時，刀尖強(qiáng)度就越小，立銑刀剛性變差，壽命降低。
（5）螺旋角與被切削材料
大螺旋角適用于加工切削力低的鋁合金、要求銑刀鋒利的高硬度材料、難切削材料；小螺旋角使用于對立面精度要求高的加工、要求切削刃強(qiáng)度高的切削。
實(shí)際生產(chǎn)中使用的整體立銑刀，螺旋角一般為 30° 。
4、槽深
槽深是立銑刀最重要的參數(shù)。如果槽深太深，立銑刀剛性就會變?nèi)?，在切削中容易折斷，立銑刀壽命縮短；槽深太淺，容屑空間不夠，容易產(chǎn)生堵屑，排屑不暢，使立銑刀溫度急劇上升，產(chǎn)生燒傷立銑刀等現(xiàn)象，影響立銑刀壽命。
在設(shè)計立銑刀槽深的時候，要根據(jù)不同的被加工材料的價格特性，來選擇合適的槽深，以達(dá)到延長立銑刀壽命的效果。一般在切削脆性材料或高硬度的材料時，由于進(jìn)行背吃刀量相對較少，因此，為了增大立銑刀剛性，槽深選擇較淺。加工一些塑性材料或軟材料時，一般槽深選擇較深。在較大的徑向背吃刀量切削的時候，能獲得更大的容屑空間，使切屑順利排出，減少切屑在容屑槽的停留時間，這樣可以使切屑盡快地帶走切熱量，以達(dá)到延長立銑刀壽命的效果。
另外，還應(yīng)該根據(jù)具體的槽深來確定槽的磨削次數(shù)，避免磨削量過大而加速砂輪的磨損和立銑刀裂紋出現(xiàn)。磨削小直徑立銑刀的時候（直徑在 3mm 以下），開槽時一般選擇一次摸完。因?yàn)樗闹睆奖容^小，磨削量少，負(fù)載小，在較快的磨削速度下，不會出現(xiàn)燒傷或粗糙度不好等缺陷。這樣可以節(jié)省時間，提高加工效率；磨削大直徑立銑刀時，一般選擇一槽分多次磨削。
5、刃數(shù)
立銑刀的刃數(shù)主要有 2 刃、3 刃、4 刃、6 刃等類型。刃數(shù)的不同直接影響容屑槽的大小。
2 刃、3 刃和4 刃的立銑刀最為常用。刃數(shù)越多剛性越高，加工精度會提高，但切削的排出效果越差。切屑排出不暢，立銑刀的切削刃會與切屑纏繞在一起，影響加工面的精度，進(jìn)一步惡化會引起切屑堵塞，造成切削刃破損或立銑刀整體折斷。因此，若打算采用大的徑向背吃刀量（切寬）或進(jìn)行槽加工時，一般使用刃數(shù)少的立銑刀。
刃數(shù)較多的立銑刀更適用于精加工。刃數(shù)越多，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量越大，加工效率會提高。且立銑刀到達(dá)壽命的切削長度增大，也等于延長了立銑刀壽命。但是刃數(shù)增加，切削刃之間的間隔減小，同事參與切削的刃數(shù)增加，切削力也會提高。尤其在加工薄壁工件或夾持剛性低的工件時要特別注意切削力，應(yīng)選擇刃數(shù)少的立銑刀以抑制高頻振動。
通常一把普通的立銑刀涉及以下主要幾何參數(shù)：前角、后角、螺旋角、刃寬、槽深等。
其選擇原則如下：
1、前角及前刀面
（1）前角
前角的設(shè)計是立銑刀設(shè)計的重要組成不封。前角對切削力、切屑排除、銑刀壽命等影響都非常大。如果是切削硬材料，需要的切削刃強(qiáng)度大，一般要選擇小的正前角，甚至選擇負(fù)前角；切削軟質(zhì)材料、易切削材料或剛性差的材料，則選擇大的正前角。例如，切削一般鋼件時，選擇小的正前角；切削鋁、銅等軟性材料時，選擇大的正前角。但采用小前角比采用大前角時更容易產(chǎn)生積屑瘤，增大工件的粗糙度。因?yàn)榍敖切?，切削變形激烈，前刀面的摩擦較大，同時溫度升高也較快，容易產(chǎn)生積屑瘤。反之前角較大時，切屑對前刀面的正壓力減少，消耗的功率也減小，切削力和切削變形也隨之減少，不容易產(chǎn)生積屑瘤。但前角過大會降低切削刃的強(qiáng)度，減小刀頭的散熱體積導(dǎo)致切削熱不容易排出，這樣立銑刀和工件的溫度升高反而更大。
所以在設(shè)計立銑刀前角的時候，要根據(jù)不同的被加工材料來選擇合適的前角，達(dá)到減少立銑刀在切削過程中的變形與摩擦、抑制積屑瘤和鱗刺的生成及降低表面粗糙度的效果。
（2）前刀面
前刀面的作用主要是對金屬施加擠壓，使之產(chǎn)生變形、滑移、分離而成為切屑；它受兩個熱源的作用，接受大量的熱量；受切屑的摩擦，造成磨損；其形狀是控制切削卷曲、流向、折斷的主要參數(shù)。在設(shè)計前刀面時，一般需要增加一道工藝，即用砂輪精磨一遍，盡量降低表面粗糙度，減小摩擦程度，減少摩擦溫度升高過快，而燒傷工件和刀具。還可以加快切屑的流動速度，減少切屑在前刀面的停留時間，減少切屑熱量傳遞到立銑刀本體上，減少前刀面的磨損。
2、后角
立銑刀后角的選取會影響立銑刀剛性和工件的表面質(zhì)量。增大后角可以減少后角面與切削表面間摩擦，減小切削刃鈍圓弧半徑，提高表面質(zhì)量；但同時會使散熱條件變差，刀齒強(qiáng)度降低。因此，立銑刀通常采用雙倒棱后角（第一、第二后角），在增大后角的同時可以保證刀齒的剛性。
3、螺旋角
立銑刀的基本刃口形狀（槽的形狀）有直形和螺旋形兩種。由于螺旋刃立銑刀相對于直刃立銑刀有切削輕快、平穩(wěn)、效率高和使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，因此，在銑削加工中得到了廣泛應(yīng)用。根據(jù)加工設(shè)備和加工對象的不同要求，螺旋刃立銑刀有左刃、右刃和左螺旋、右螺旋四種不同的組合。其中左刃左螺旋和右刃右螺旋在加工中的軸向切削阻力有把立銑刀從刀夾中拔出的趨勢，需采用拉緊螺栓克服軸向切削阻力；而左刃右螺旋和右刃左螺旋的軸向切削阻力剛好把立銑刀壓向夾頭方，故多采用錐柄加扁尾，以適應(yīng)大功率切削。
因?yàn)橛胰杏衣菪姷犊勺屒行佳嘏判疾巯虮颗懦?，易保證切削的平穩(wěn)進(jìn)行，符合機(jī)床主軸旋向標(biāo)準(zhǔn)，在高性能夾頭的支持下裝卸方便，所以，其使用范圍最廣，使用量最大。
螺旋角的特性歸納：
（1）螺旋角與切削阻力
切向切削阻力隨螺旋角的增大而減小，軸向切削阻力隨螺旋角的增大而增大。
（2）螺旋角與前角
螺旋角度的增大使立銑刀實(shí)際前角增大，刃口更加鋒利。
（3）螺旋角與被加工面精度
一般被加工面的垂直度和平面度公差值隨螺旋角的增大而增加，當(dāng)螺旋角大于 40% 以后反而隨螺旋角的增大而呈減小趨勢。
（4）螺旋角與立銑刀壽命
圓周刃刃帶的磨損速度與螺旋角大小基本成正比；另一方面當(dāng)螺旋角很小時，輕微的銑刀損傷也將明顯降低李立銑刀的切削性能，引起振動，使銑刀無法繼續(xù)使用。方螺旋角過大時，刀尖強(qiáng)度就越小，立銑刀剛性變差，壽命降低。
（5）螺旋角與被切削材料
大螺旋角適用于加工切削力低的鋁合金、要求銑刀鋒利的高硬度材料、難切削材料；小螺旋角使用于對立面精度要求高的加工、要求切削刃強(qiáng)度高的切削。
實(shí)際生產(chǎn)中使用的整體立銑刀，螺旋角一般為 30° 。
4、槽深
槽深是立銑刀最重要的參數(shù)。如果槽深太深，立銑刀剛性就會變?nèi)?，在切削中容易折斷，立銑刀壽命縮短；槽深太淺，容屑空間不夠，容易產(chǎn)生堵屑，排屑不暢，使立銑刀溫度急劇上升，產(chǎn)生燒傷立銑刀等現(xiàn)象，影響立銑刀壽命。
在設(shè)計立銑刀槽深的時候，要根據(jù)不同的被加工材料的價格特性，來選擇合適的槽深，以達(dá)到延長立銑刀壽命的效果。一般在切削脆性材料或高硬度的材料時，由于進(jìn)行背吃刀量相對較少，因此，為了增大立銑刀剛性，槽深選擇較淺。加工一些塑性材料或軟材料時，一般槽深選擇較深。在較大的徑向背吃刀量切削的時候，能獲得更大的容屑空間，使切屑順利排出，減少切屑在容屑槽的停留時間，這樣可以使切屑盡快地帶走切熱量，以達(dá)到延長立銑刀壽命的效果。
另外，還應(yīng)該根據(jù)具體的槽深來確定槽的磨削次數(shù)，避免磨削量過大而加速砂輪的磨損和立銑刀裂紋出現(xiàn)。磨削小直徑立銑刀的時候（直徑在 3mm 以下），開槽時一般選擇一次摸完。因?yàn)樗闹睆奖容^小，磨削量少，負(fù)載小，在較快的磨削速度下，不會出現(xiàn)燒傷或粗糙度不好等缺陷。這樣可以節(jié)省時間，提高加工效率；磨削大直徑立銑刀時，一般選擇一槽分多次磨削。
5、刃數(shù)
立銑刀的刃數(shù)主要有 2 刃、3 刃、4 刃、6 刃等類型。刃數(shù)的不同直接影響容屑槽的大小。
2 刃、3 刃和4 刃的立銑刀最為常用。刃數(shù)越多剛性越高，加工精度會提高，但切削的排出效果越差。切屑排出不暢，立銑刀的切削刃會與切屑纏繞在一起，影響加工面的精度，進(jìn)一步惡化會引起切屑堵塞，造成切削刃破損或立銑刀整體折斷。因此，若打算采用大的徑向背吃刀量（切寬）或進(jìn)行槽加工時，一般使用刃數(shù)少的立銑刀。
刃數(shù)較多的立銑刀更適用于精加工。刃數(shù)越多，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量越大，加工效率會提高。且立銑刀到達(dá)壽命的切削長度增大，也等于延長了立銑刀壽命。但是刃數(shù)增加，切削刃之間的間隔減小，同事參與切削的刃數(shù)增加，切削力也會提高。尤其在加工薄壁工件或夾持剛性低的工件時要特別注意切削力，應(yīng)選擇刃數(shù)少的立銑刀以抑制高頻振動。
各種刃數(shù)立銑刀的優(yōu)缺點(diǎn)和主要用途
| 2 刃 | 3 刃 | 4 刃 | 6 刃 | |
| 優(yōu)點(diǎn) |
切屑排出效果顯 著軸向進(jìn)給加工 便利切削力小 |
切屑排出效果顯著 軸向進(jìn)給加工便利 |
剛性高 |
剛性高 切削刃耐久性優(yōu)異 |
| 缺點(diǎn) | 剛性低 | 外徑測量需特殊量具 | 切削排出效果差 | 切削排出效果差 |
| 用途 |
具有槽加工、 側(cè)面加工、 孔加工、 曲面加工等廣泛用途 |
槽加工、 側(cè)面加工、 重加工、 精加工 |
淺槽、 側(cè)面加工、 精加工 |
高硬度材料加工、 淺槽、 側(cè)面加工 |
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