1、铣工技术铣削原理铣工技术铣削原理目目 录录1.1 铣刀简介铣刀简介1.2 铣削过程的基础知识铣削过程的基础知识 1.3 铣刀几何参数的合理选择铣刀几何参数的合理选择 1.4 铣削用量的选择铣削用量的选择1.5 难铣削材料的铣削难铣削材料的铣削1/18/2023铣工技术掌握铣刀的种掌握铣刀的种类和参数类和参数理解铣削过程理解铣削过程的基本知识的基本知识掌握铣刀几何掌握铣刀几何参数的合理选参数的合理选择择理解铣削用量理解铣削用量的选择的选择理解难铣削材理解难铣削材料的铣削料的铣削1/18/2023铣工技术铣刀简介铣刀简介铣刀几何参数的合理选择铣刀几何参数的合理选择难铣削材料的铣削难铣削材料的铣削铣
2、削用量的选择铣削用量的选择1/18/2023铣工技术铣刀的种类、铣铣刀的种类、铣刀几何参数的合刀几何参数的合理选择、铣削用理选择、铣削用量的选择、难铣量的选择、难铣削材料的选择削材料的选择讲授、现场教讲授、现场教学、课件学、课件10学时学时1/18/2023铣工技术 在铣削加工中，应根据铣床的情况和加工需要合理地选择和在铣削加工中，应根据铣床的情况和加工需要合理地选择和使用铣刀。使用铣刀。1.1.11.1.1铣刀的种类铣刀的种类 1.1.按用途分类按用途分类 按照用途的不同，可将铣刀分为铣削平面用铣刀、铣削直角按照用途的不同，可将铣刀分为铣削平面用铣刀、铣削直角沟槽用铣刀、铣削特种沟槽用铣刀和
3、铣削特形面用铣刀等，具体沟槽用铣刀、铣削特种沟槽用铣刀和铣削特形面用铣刀等，具体见表见表1-11-1。1.1 铣刀简介铣刀简介 铣削，就是在铣床上以铣刀旋转做主运动，工件做进给运动铣削，就是在铣床上以铣刀旋转做主运动，工件做进给运动的切削加工方法。刀具材料铣削性能的优劣和铣刀角度的合理选的切削加工方法。刀具材料铣削性能的优劣和铣刀角度的合理选择将直接影响切削加工的生产率和加工表面的质量。择将直接影响切削加工的生产率和加工表面的质量。1/18/2023铣工技术1/18/2023铣工技术1/18/2023铣工技术1/18/2023铣工技术 2.2.按刀齿构造分类按刀齿构造分类按刀齿构造的不同，可将
4、铣刀分为尖齿铣刀和铲齿铣刀，具体按刀齿构造的不同，可将铣刀分为尖齿铣刀和铲齿铣刀，具体见表见表1-21-2。表表1-2 按刀齿构造分类的铣刀按刀齿构造分类的铣刀1/18/2023铣工技术 为了便于识别铣刀的材料、尺寸规格和制造厂家等，铣刀上都刻有标为了便于识别铣刀的材料、尺寸规格和制造厂家等，铣刀上都刻有标记，标记的内容主要有以下几种。记，标记的内容主要有以下几种。1.1.制造厂家商标制造厂家商标 我国制造铣刀的厂家很多，如哈尔滨量具刃具厂、上海工具厂和成都我国制造铣刀的厂家很多，如哈尔滨量具刃具厂、上海工具厂和成都量具刃具厂等，各制造厂都将自己的注册商标标注在其产品上。量具刃具厂等，各制造厂
5、都将自己的注册商标标注在其产品上。2.2.铣刀材料铣刀材料 铣刀的材料一般用材料的牌号表示。如铣刀的材料一般用材料的牌号表示。如HSSHSS表示铣刀的材料为高速钢。表示铣刀的材料为高速钢。1.1.2 1.1.2 铣刀的标记铣刀的标记1/18/2023铣工技术 3.3.铣刀尺寸规格铣刀尺寸规格 铣刀的尺寸规格标注因铣刀形状的不同而略有不同。因铣刀上的铣刀的尺寸规格标注因铣刀形状的不同而略有不同。因铣刀上的标注尺寸均为基本尺寸，在使用和刃磨后会产生变化，所以在使用时标注尺寸均为基本尺寸，在使用和刃磨后会产生变化，所以在使用时应加以注意。应加以注意。1 1）带孔铣刀）带孔铣刀 带孔铣刀包括圆柱铣刀，
6、三面刃铣刀和锯片铣刀等，一般以外圆带孔铣刀包括圆柱铣刀，三面刃铣刀和锯片铣刀等，一般以外圆直径直径宽度宽度内孔直径来表示尺寸规格。例如，三面刃铣刀上标有内孔直径来表示尺寸规格。例如，三面刃铣刀上标有808012122727，表示该铣刀的外圆直径为，表示该铣刀的外圆直径为80 mm80 mm，宽度为，宽度为12 mm12 mm，内孔直，内孔直径为径为27 mm27 mm。1/18/2023铣工技术 2 2）指状铣刀）指状铣刀 指状铣刀包括立铣刀和键槽铣刀等，尺寸规格一般只标注外指状铣刀包括立铣刀和键槽铣刀等，尺寸规格一般只标注外圆直径。如锥柄立铣刀上标有圆直径。如锥柄立铣刀上标有1818，则表示
7、该立铣刀的外圆直径，则表示该立铣刀的外圆直径是是18 mm18 mm。3 3）盘形铣刀）盘形铣刀 角度铣刀和半圆铣刀等盘形铣刀，一般以外圆直径角度铣刀和半圆铣刀等盘形铣刀，一般以外圆直径宽度宽度内孔直径内孔直径角度（或圆弧半径）表示。例如，角度铣刀的外圆直角度（或圆弧半径）表示。例如，角度铣刀的外圆直径为径为80 mm80 mm，宽度为，宽度为22 mm22 mm，内孔直径为，内孔直径为27 mm27 mm，角度为，角度为6060，则标，则标记为记为8080222227276060。同样道理，在半圆铣刀的末尾标有。同样道理，在半圆铣刀的末尾标有8 8R R，则表示铣刀圆弧半径为则表示铣刀圆弧半
8、径为8 mm8 mm。1/18/2023铣工技术1.1.3 1.1.3 铣刀的主要参数铣刀的主要参数 铣刀是一种多切削刃的刀具，在了解铣刀的组成和几何角度时，铣刀是一种多切削刃的刀具，在了解铣刀的组成和几何角度时，可把铣刀看做是由多把简单的切刀组合而成的，如图可把铣刀看做是由多把简单的切刀组合而成的，如图1-11-1（a a）所示。）所示。如图如图1-11-1（b b）所示为铣刀各部分名称及相关的辅助平面。）所示为铣刀各部分名称及相关的辅助平面。1/18/2023铣工技术1.1.待加工表面待加工表面 待加工表面是工件上有待切除的表面。待加工表面是工件上有待切除的表面。2.2.已加工表面已加工表
9、面 已加工表面是工件上经刀具切削后产生的表面。已加工表面是工件上经刀具切削后产生的表面。3.3.过渡表面过渡表面 工件上由当前切削刃形成或者由下一切削刃切除的表面，它在刀具工件上由当前切削刃形成或者由下一切削刃切除的表面，它在刀具或工件的下一转里被切除，又称为切削表面。或工件的下一转里被切除，又称为切削表面。4.4.前面前面 前面是指刀具切屑流过的表面，又称前刀面。前面是指刀具切屑流过的表面，又称前刀面。5.5.后面后面 后面是指与已加工表面后面是指与已加工表面 相对的表面，又称后刀面。相对的表面，又称后刀面。6.6.前角前角00 前面与基面间的夹角。前面与基面间的夹角。7.7.后角后角00
10、后面与切削平面间的夹角。后面与切削平面间的夹角。1/18/2023铣工技术 1.1.高速钢高速钢 高速钢是一种含钨（高速钢是一种含钨（W W）、钼（）、钼（MoMo）、铬（）、铬（CrCr）、钒（）、钒（V V）等合金元素较多）等合金元素较多的高合金工具钢，通常其碳的质量分数在的高合金工具钢，通常其碳的质量分数在1%1%左右，左右，W W的质量分数为的质量分数为8%8%20%20%，CrCr的质量分数为的质量分数为3%3%5%5%。高速钢抗弯强度。高速钢抗弯强度b3 500 b3 500 MPaMPa,冲击韧度冲击韧度K0.30 K0.30 MJ/MJ/。高速钢的强度与韧性好，能承受冲击，又易
11、于刃磨，加工性好，价格便。高速钢的强度与韧性好，能承受冲击，又易于刃磨，加工性好，价格便宜；但其耐热性、硬度较低，热处理后硬度为宜；但其耐热性、硬度较低，热处理后硬度为626265 HRC65 HRC，耐热温度为，耐热温度为550550600 600，耐磨性也较低。由于受耐热温度的限制，高速钢刀具不能用于高速铣，耐磨性也较低。由于受耐热温度的限制，高速钢刀具不能用于高速铣削。高速钢是国内最常用的机械铣削加工刀具材料。我国常用的高速钢牌号有削。高速钢是国内最常用的机械铣削加工刀具材料。我国常用的高速钢牌号有W18Cr4VW18Cr4V、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2和和W9Mo3Cr4
12、VW9Mo3Cr4V等。由于等。由于W18Cr4VW18Cr4V等含等含W W量较多的高速钢价格量较多的高速钢价格较贵，其生产和使用已经减少。较贵，其生产和使用已经减少。W2Mo9Cr4V2Co8W2Mo9Cr4V2Co8是引进的超硬高速钢，它的高温硬度和抗氧化能力比上述高是引进的超硬高速钢，它的高温硬度和抗氧化能力比上述高速钢好，可铣削难加工材料，适用于较高的铣削速度。我国生产的超硬高速钢速钢好，可铣削难加工材料，适用于较高的铣削速度。我国生产的超硬高速钢牌号是牌号是W6Mo5Cr4V2AlW6Mo5Cr4V2Al，它的价格比，它的价格比W2Mo9Cr4V2Co8W2Mo9Cr4V2Co8便
13、宜得多，只是热处理工艺性便宜得多，只是热处理工艺性要求较高。要求较高。1/18/2023铣工技术 现在常用物理气相沉积法在高速钢刀具的切削表面上沉积现在常用物理气相沉积法在高速钢刀具的切削表面上沉积2 25m5m的的TiNTiN薄膜（也称涂层，呈金黄色），可提高刀具寿命薄膜（也称涂层，呈金黄色），可提高刀具寿命2 25 5倍。倍。2.2.硬质合金硬质合金 硬质合金是利用粉末冶金的方法将高硬度、高熔点的碳化钨（硬质合金是利用粉末冶金的方法将高硬度、高熔点的碳化钨（WCWC）、）、碳化钛（碳化钛（TiCTiC）、碳化钽（）、碳化钽（TaCTaC）、碳化铌（）、碳化铌（NbCNbC）和钴（）和钴（C
14、oCo）黏结、压制、）黏结、压制、烧结而成。它的常温硬度为烧结而成。它的常温硬度为888893 HRA93 HRA，耐热温度为，耐热温度为8008001 000 1 000。与高速钢相比，其硬度、耐磨性、耐热性要好得多。因此，硬。与高速钢相比，其硬度、耐磨性、耐热性要好得多。因此，硬质合金刀具允许的铣削速度比高速钢刀具大质合金刀具允许的铣削速度比高速钢刀具大5 51010倍。但它的抗弯强度只有倍。但它的抗弯强度只有高速钢的高速钢的1/41/41/21/2，冲击韧度仅为高速钢的几十分之一，故硬质合金塑性，冲击韧度仅为高速钢的几十分之一，故硬质合金塑性和韧性差，怕冲击和振动。另外，它的工艺性比高速
15、钢差，刃磨时比高速和韧性差，怕冲击和振动。另外，它的工艺性比高速钢差，刃磨时比高速钢难磨削得多，而且不易制成整体刀具和成形刀具，一般是制成刀片焊接钢难磨削得多，而且不易制成整体刀具和成形刀具，一般是制成刀片焊接在刀体上使用，或用机械方法装夹、固定在刀体上使用。在刀体上使用，或用机械方法装夹、固定在刀体上使用。1/18/2023铣工技术 我国目前常用的硬质合金有以下三类我国目前常用的硬质合金有以下三类 1 1）钨钴类硬质合金）钨钴类硬质合金 钨钴类硬质合金（代号钨钴类硬质合金（代号YGYG）由）由WCWC和和CoCo组成，主要用于加工铸铁、有组成，主要用于加工铸铁、有色金属等脆性材料和非金属材料
16、。常用牌号有色金属等脆性材料和非金属材料。常用牌号有YG3YG3、YG6YG6和和YG8YG8。牌号中的。牌号中的数字表示含数字表示含CoCo的百分比，其余为含的百分比，其余为含WCWC的百分比。硬质合金中的百分比。硬质合金中CoCo起黏结作起黏结作用，含用，含CoCo量越多的硬质合金韧性越好，硬度和耐磨性越差，所以量越多的硬质合金韧性越好，硬度和耐磨性越差，所以YG8YG8适于适于粗加工和断续铣削，粗加工和断续铣削，YG6YG6适于半精加工，适于半精加工，YG3YG3适于精加工和连续铣削。适于精加工和连续铣削。1/18/2023铣工技术 2 2）钨钛钴类硬质合金）钨钛钴类硬质合金 钨钛钴类硬
17、质合金（代号钨钛钴类硬质合金（代号YTYT）由）由WCWC、TiCTiC和和CoCo组成，由于组成，由于TiCTiC比比WCWC还要硬、脆、耐磨、耐热，所以还要硬、脆、耐磨、耐热，所以YTYT类合金比类合金比YGYG类合金硬度和类合金硬度和耐热温度更高，耐冲击和振动性差。加工钢材时，被加工材料塑耐热温度更高，耐冲击和振动性差。加工钢材时，被加工材料塑性变形很大，切屑与刀具摩擦很剧烈，铣削温度很高，但由于其性变形很大，切屑与刀具摩擦很剧烈，铣削温度很高，但由于其切屑呈带状，铣削过程较平稳，所以切屑呈带状，铣削过程较平稳，所以YTYT类硬质合金适于加工钢材类硬质合金适于加工钢材等塑性材料。钨钛钴类
18、硬质合金常用牌号有等塑性材料。钨钛钴类硬质合金常用牌号有YT30YT30、YT15YT15和和YT5YT5。牌。牌号中的数字表示含号中的数字表示含TiCTiC的百分比。的百分比。TiCTiC含量越多的硬质合金韧性越含量越多的硬质合金韧性越差，硬度和耐磨性越高，所以差，硬度和耐磨性越高，所以YT30YT30适于对钢材的精加工和连续铣适于对钢材的精加工和连续铣削，削，YT15YT15适于半精加工，适于半精加工，YT5YT5适于粗加工和断续铣削。适于粗加工和断续铣削。1/18/2023铣工技术 3)3)钨钛钽（铌）类硬质合金钨钛钽（铌）类硬质合金 钨钛钽（铌）类硬质合金（代号钨钛钽（铌）类硬质合金（
19、代号YWYW）是在）是在YTYT类硬质合金中加入少类硬质合金中加入少量的量的TaCTaC或或NbCNbC。YWYW类硬质合金的硬度、耐磨性、耐热温度、抗弯强度类硬质合金的硬度、耐磨性、耐热温度、抗弯强度和冲击韧性均比和冲击韧性均比YTYT类高一些，其后两项指标与类高一些，其后两项指标与YGYG类相仿。因此，类相仿。因此，YWYW类类硬质合金既可以加工钢，又可以加工铸铁和有色金属，所以又称为通硬质合金既可以加工钢，又可以加工铸铁和有色金属，所以又称为通用硬质合金。常用牌号有用硬质合金。常用牌号有YW1YW1和和YW2YW2，前者用于半精加工和精加工，后，前者用于半精加工和精加工，后者用于粗加工和
20、半精加工。者用于粗加工和半精加工。现在常用化学气相沉积法在硬质合金刀具表面上沉积现在常用化学气相沉积法在硬质合金刀具表面上沉积5 510m10m的的TiCTiC薄膜（呈银灰色），也有沉积薄膜（呈银灰色），也有沉积TiCTiC、TiNTiN双层薄膜或沉积双层薄膜或沉积TiCTiC、Al2O3Al2O3和和TiNTiN三层薄膜的，复合涂层用得更多。硬质合金刀具经过气相三层薄膜的，复合涂层用得更多。硬质合金刀具经过气相沉积后，寿命可提高沉积后，寿命可提高2 21010倍。倍。1/18/2023铣工技术1.2.11.2.1铣削过程中的变形铣削过程中的变形 刀具在金属切削过程的实质是被切削金属在刀具切削
21、刃和前刀面的挤压作刀具在金属切削过程的实质是被切削金属在刀具切削刃和前刀面的挤压作用下，产生剪切滑移的变形过程，如图用下，产生剪切滑移的变形过程，如图1-21-2所示。在刀具切削力的作用下，被所示。在刀具切削力的作用下，被切割的金属层首先产生压缩弹性变形，当剪应力超过材料屈服极限后，在与受切割的金属层首先产生压缩弹性变形，当剪应力超过材料屈服极限后，在与受力方向成力方向成4545方向上产生最大剪应力，金属内部晶格发生滑移，即在剪切面上方向上产生最大剪应力，金属内部晶格发生滑移，即在剪切面上产生塑性变形。刀具继续前进，切削力增大，由于切削刃的刀楔作用，产生应产生塑性变形。刀具继续前进，切削力增大
22、，由于切削刃的刀楔作用，产生应力集中，使切削刃附近金属剪应力超过强度极限而被剥离。切削层产生塑性变力集中，使切削刃附近金属剪应力超过强度极限而被剥离。切削层产生塑性变形的同时，在切削刃附近剥离，形成切割作用。变形后剥离的金属层在刀具前形的同时，在切削刃附近剥离，形成切割作用。变形后剥离的金属层在刀具前刀面的挤推作用下，沿前刀面流出，即产生切屑。刀面的挤推作用下，沿前刀面流出，即产生切屑。1/18/2023铣工技术1/18/2023铣工技术 从图从图1-21-2中可以看出，由于刀具和工件的相互作用，切削层及其附中可以看出，由于刀具和工件的相互作用，切削层及其附近金属产生近金属产生、这三个变形区。
23、这三个变形区。1第第变形区是切削刃前方工件上的切削层产生塑性变变形区是切削刃前方工件上的切削层产生塑性变形的滑移变形区。它是切屑形成过程中的主要变形区形的滑移变形区。它是切屑形成过程中的主要变形区域，也是三个变形区中变形量最大的区域。域，也是三个变形区中变形量最大的区域。2第第变形区是切屑底层与刀具前刀面接触的区域。切削层变形区是切屑底层与刀具前刀面接触的区域。切削层金属经过剪切滑移后，切屑流经前刀面时受前刀面挤压和金属经过剪切滑移后，切屑流经前刀面时受前刀面挤压和摩擦的作用，底层金属流动小于切屑上层金属流动，形成摩擦的作用，底层金属流动小于切屑上层金属流动，形成滞留层。滞留层。3第第变形区是
24、刀具后刀面与工件已加工表面的接触区。由于刀具变形区是刀具后刀面与工件已加工表面的接触区。由于刀具切削刃和刀具后刀面对加工表面的挤压和摩擦，使工件已加工表切削刃和刀具后刀面对加工表面的挤压和摩擦，使工件已加工表面产生晶粒纤维化和加工硬化，并伴有一定的残余应力。面产生晶粒纤维化和加工硬化，并伴有一定的残余应力。1/18/2023铣工技术n1.2.2 1.2.2 积屑瘤积屑瘤 当刀具对某些塑性金属进行切削加工时，在某一段切削速度范当刀具对某些塑性金属进行切削加工时，在某一段切削速度范围内，切屑底层中的一部分金属容易被黏结或冷焊在前刀面，形成围内，切屑底层中的一部分金属容易被黏结或冷焊在前刀面，形成硬
25、度很高的楔块，从而代替刀面和切削刃进行切削，这一个小楔块硬度很高的楔块，从而代替刀面和切削刃进行切削，这一个小楔块称为积屑瘤，如图称为积屑瘤，如图1-31-3所示。一般情况下，积屑瘤的硬度可达工件所示。一般情况下，积屑瘤的硬度可达工件材料硬度的材料硬度的2 23.53.5倍。倍。1/18/2023铣工技术 1.1.积屑瘤的形成积屑瘤的形成 在一定的切削速度范围内，切屑底层金属与前刀面发生强烈的挤压在一定的切削速度范围内，切屑底层金属与前刀面发生强烈的挤压和摩擦，破坏了前刀面上的氧化膜和吸附膜，使其与前刀面的接触面积逐和摩擦，破坏了前刀面上的氧化膜和吸附膜，使其与前刀面的接触面积逐渐增大。同时，
26、在巨大的压力和摩擦力作用下，切屑底层出现滞留现象，渐增大。同时，在巨大的压力和摩擦力作用下，切屑底层出现滞留现象，切削底层金属的流动速度较切屑的上层金属缓慢得多，并沿前刀面产生较切削底层金属的流动速度较切屑的上层金属缓慢得多，并沿前刀面产生较大的变形。在适当的压力和温度作用下，切屑底层金属填满前刀面的微观大的变形。在适当的压力和温度作用下，切屑底层金属填满前刀面的微观凹谷，发生冷焊现象而形成冷焊层。冷焊层具有较大的强度和硬度，能抵凹谷，发生冷焊现象而形成冷焊层。冷焊层具有较大的强度和硬度，能抵御切削力的作用，形成第一层积屑瘤御切削力的作用，形成第一层积屑瘤Q Q1 1。由于切屑还在继续流动，与
27、第一。由于切屑还在继续流动，与第一层积屑瘤接触的切屑底层金属又重复上述的变形和冷焊过程，堆积在第一层积屑瘤接触的切屑底层金属又重复上述的变形和冷焊过程，堆积在第一层积屑瘤上面，形成第二层积屑瘤层积屑瘤上面，形成第二层积屑瘤Q Q2 2。如此不断堆积，致使积屑瘤不断长。如此不断堆积，致使积屑瘤不断长大。由于积屑瘤改变了前刀面和切削刃的实际形状，使切屑与前刀面的接大。由于积屑瘤改变了前刀面和切削刃的实际形状，使切屑与前刀面的接触条件和受力情况发生变化，当积屑瘤长到一定高度时便不再继续增大，触条件和受力情况发生变化，当积屑瘤长到一定高度时便不再继续增大，从而形成一个完整的积屑流。从而形成一个完整的积
28、屑流。1/18/2023铣工技术 2.2.积屑瘤对切削加工影响积屑瘤对切削加工影响 积屑瘤冷焊在刀具切削刃和前刀面的前端，其形成后便可代替切积屑瘤冷焊在刀具切削刃和前刀面的前端，其形成后便可代替切削刃和前刀面进行切削，从而保护了切削刃和前刀面。但是积屑瘤的削刃和前刀面进行切削，从而保护了切削刃和前刀面。但是积屑瘤的稳定性较差，当积屑瘤达到一定高度时，常因冷焊接的破裂而脱落（稳定性较差，当积屑瘤达到一定高度时，常因冷焊接的破裂而脱落（部分或全部），有可能把刀具前刀面靠近刀尖的表面金属带走一部分部分或全部），有可能把刀具前刀面靠近刀尖的表面金属带走一部分，反而容易加剧刀具的磨损。，反而容易加剧刀具
29、的磨损。积屑瘤在切削过程中的产生和脱落，还常常将积屑瘤碎片黏结在积屑瘤在切削过程中的产生和脱落，还常常将积屑瘤碎片黏结在已加工表面上，增大了已加工表面的粗糙度。积屑瘤表面粗糙会使已已加工表面上，增大了已加工表面的粗糙度。积屑瘤表面粗糙会使已加工表面产生误差复映加工表面产生误差复映 随着积屑瘤的增大，实际工作前角随着积屑瘤的增大，实际工作前角oeoe有所增大，导致切削变形减有所增大，导致切削变形减小，切削力降低。当积屑瘤最高时，实际工作前角小，切削力降低。当积屑瘤最高时，实际工作前角oeoe可达可达3030左右。左右。1/18/2023铣工技术 如图如图1-4所示，积屑瘤前端伸出切削刃之外，伸长
30、量为所示，积屑瘤前端伸出切削刃之外，伸长量为ac，这种过切厚度，这种过切厚度改变了加工尺寸。同时，由于积屑瘤的不断产生和脱落，导致加工尺寸不稳定改变了加工尺寸。同时，由于积屑瘤的不断产生和脱落，导致加工尺寸不稳定，影响了加工零件的尺寸精度。存在有利于粗加工而不利于精加工。，影响了加工零件的尺寸精度。存在有利于粗加工而不利于精加工。1/18/2023铣工技术硬度和塑性硬度和塑性当工件材料硬度低、塑性大时，切削过程中金属变形大，当工件材料硬度低、塑性大时，切削过程中金属变形大，切屑与前刀面间的摩擦系数和接触长度都较大，故容易产切屑与前刀面间的摩擦系数和接触长度都较大，故容易产生积屑瘤。生积屑瘤。切
31、削速度切削速度切削速度主要是通过切削温度和摩擦系数来影响积屑瘤切削速度主要是通过切削温度和摩擦系数来影响积屑瘤的。的。进给量进给量进给量增加时，切削厚度增大，切削温度上升。切削厚进给量增加时，切削厚度增大，切削温度上升。切削厚度越大，刀具与切屑的接触长度越长，积屑瘤的高度越度越大，刀具与切屑的接触长度越长，积屑瘤的高度越大。大。前角前角刀具前角增大时，切削力减小，切削温度降低，切削变刀具前角增大时，切削力减小，切削温度降低，切削变形减小，刀具与切屑的接触长度变短，从而减小积屑瘤形减小，刀具与切屑的接触长度变短，从而减小积屑瘤的形成基础。的形成基础。影响积屑瘤影响积屑瘤形成的主要形成的主要因素因
32、素1/18/2023铣工技术2)2)防止积屑瘤形成的措施防止积屑瘤形成的措施12354适当提高工适当提高工件材料的硬件材料的硬度。度。降低前刀面降低前刀面的表面粗糙的表面粗糙度。度。降低或提高切降低或提高切削速度。削速度。采用润滑性能采用润滑性能好的切削液。好的切削液。增大刀具前增大刀具前角。角。1/18/2023铣工技术 1.2.31.2.3切削热与切削温度切削热与切削温度 1.1.切削热的来源切削热的来源 在刀具的作用下，被切削的金属发生弹、塑性变形和金属切削层在刀具的作用下，被切削的金属发生弹、塑性变形和金属切削层发生错移和分离，形成切屑而消耗功，产生热量。此外，切屑与前刀发生错移和分离
33、，形成切屑而消耗功，产生热量。此外，切屑与前刀面、工件与后刀面之间的摩擦也要消耗功，从而产生大量的热量。因面、工件与后刀面之间的摩擦也要消耗功，从而产生大量的热量。因此，切削时共有切削层剪切面、切屑与刀具前刀面的接触区、后刀面此，切削时共有切削层剪切面、切屑与刀具前刀面的接触区、后刀面与工件加工表面的接触区三个发热区域（即三个变形区）。其中，切与工件加工表面的接触区三个发热区域（即三个变形区）。其中，切削变形是切削热的主要来源。削变形是切削热的主要来源。1/18/2023铣工技术 2.2.切削热的传出切削热的传出 切削热传给工件，将会造成工件的温度升高。铣削热可使切削区的温切削热传给工件，将会
34、造成工件的温度升高。铣削热可使切削区的温度达度达700700800,800,甚至高达甚至高达1 000 1 000。一方面，由于热胀冷缩，会使工件。一方面，由于热胀冷缩，会使工件产生变形，影响工件的尺寸与形状精度。粗加工时一般影响不大，但精加产生变形，影响工件的尺寸与形状精度。粗加工时一般影响不大，但精加工时却会有较大的影响，特别是铣削细长件或薄壁件时影响更为严重。另工时却会有较大的影响，特别是铣削细长件或薄壁件时影响更为严重。另一方面，铣削热传给工件，在较高的温度下，工件材料的金相组织一定会一方面，铣削热传给工件，在较高的温度下，工件材料的金相组织一定会发生变化，使加工表面产生残余应力，烧伤
35、、退火，影响其使用性能。发生变化，使加工表面产生残余应力，烧伤、退火，影响其使用性能。切削热传给铣刀，使铣刀温度升高，产生热变形，影响加工精度，特切削热传给铣刀，使铣刀温度升高，产生热变形，影响加工精度，特别是精密复杂的铣刀更应该控制温度；另一方面，刀具温度的升高会引起别是精密复杂的铣刀更应该控制温度；另一方面，刀具温度的升高会引起铣刀的热磨损或刀具材料的力学性能变化。所以，使用高速钢铣刀，切削铣刀的热磨损或刀具材料的力学性能变化。所以，使用高速钢铣刀，切削温度应控制在温度应控制在500 500 以下；使用硬质合金刀具，切削温度应控制在以下；使用硬质合金刀具，切削温度应控制在800 800 左
36、右。左右。1/18/2023铣工技术3.3.减少铣削热的措施减少铣削热的措施当工件余量较大，机床刚度较好当工件余量较大，机床刚度较好时，可降低切削速度，增大进给时，可降低切削速度，增大进给量和背吃刀量或侧吃刀量。量和背吃刀量或侧吃刀量。在保证切削刃强度的条在保证切削刃强度的条件下，适当增大前角，件下，适当增大前角，减小切削层金属的塑性减小切削层金属的塑性变形，以减少切削热的变形，以减少切削热的产生。产生。当采用端面铣削，工艺系统刚度较当采用端面铣削，工艺系统刚度较好时，可适当减小主偏角，改善刀好时，可适当减小主偏角，改善刀具的散热条件，使切削区平均温度具的散热条件，使切削区平均温度下降。下降。
37、采用大流量的切削液冲洗，采用大流量的切削液冲洗，将切削热带走。同时也减少将切削热带走。同时也减少了刀具和切屑及工件的摩擦了刀具和切屑及工件的摩擦，减少了切削热的产生。，减少了切削热的产生。提高铣刀的刃磨质量，减小前刀面与提高铣刀的刃磨质量，减小前刀面与后刀面的粗糙度值，减小切屑与前刀后刀面的粗糙度值，减小切屑与前刀面及工件与后刀面的摩擦，从而使切面及工件与后刀面的摩擦，从而使切削温度下降。削温度下降。123451/18/2023铣工技术4.4.影响切削温度的因素影响切削温度的因素1)1)切削用量的影响切削用量的影响 切削速度越高，单位时间切除金属的量越多，消耗于金属变形与切削速度越高，单位时间
38、切除金属的量越多，消耗于金属变形与摩擦的功越多，产生的切削热越多，故切削温度上升。同时，切削速摩擦的功越多，产生的切削热越多，故切削温度上升。同时，切削速度提高，使切屑流动速度加快，切削层变形产生的热来不及传给工件度提高，使切屑流动速度加快，切削层变形产生的热来不及传给工件与刀具，从而使大量的切削热被切屑带走，切削温度降低。与刀具，从而使大量的切削热被切屑带走，切削温度降低。进给量增加，单位时间内金属切除量增加，切削热增加，切削温进给量增加，单位时间内金属切除量增加，切削热增加，切削温度升高。但同时，变形系数减小，单位体积切削量的切削功降低；随度升高。但同时，变形系数减小，单位体积切削量的切削
39、功降低；随着进给量增加，切屑所带走的切削热也增多；此外，进给量增加，刀着进给量增加，切屑所带走的切削热也增多；此外，进给量增加，刀具与切屑接触长度增大，增大了热量的传出面积，从而使切削温度降具与切屑接触长度增大，增大了热量的传出面积，从而使切削温度降低。低。背吃刀量增加，切削变形和摩擦消耗功也增加，切削热增加。但背吃刀量增加，切削变形和摩擦消耗功也增加，切削热增加。但由于切削刃工作长度也增加，改善了散热条件，故背吃刀量对切削温由于切削刃工作长度也增加，改善了散热条件，故背吃刀量对切削温度的影响较小。当背吃刀量提高一倍时，切削温度只升高度的影响较小。当背吃刀量提高一倍时，切削温度只升高3%3%左
40、右。左右。1/18/2023铣工技术 2 2）刀具几何参数的影响）刀具几何参数的影响 切削温度随前角的增大而降低，这是因为前角增大时，切削变形、切削温度随前角的增大而降低，这是因为前角增大时，切削变形、切屑与前刀面的摩擦都减小，单位切削力下降，产生的切削热减少。切屑与前刀面的摩擦都减小，单位切削力下降，产生的切削热减少。前角的变化对切削温度影响较大，一般地，当切削强度、硬度较低的前角的变化对切削温度影响较大，一般地，当切削强度、硬度较低的塑性材料或对工件精加工时，应选用较大前角，以减少切削热的产生塑性材料或对工件精加工时，应选用较大前角，以减少切削热的产生；当切削强度、硬度较高的材料或对工件粗
41、加工时，应选用较小的前；当切削强度、硬度较高的材料或对工件粗加工时，应选用较小的前角，以保证切削刃强度和较好的散热条件。角，以保证切削刃强度和较好的散热条件。主偏角减小时，使切削宽度增大，切削厚度减小，切削变形减小；主偏角减小时，使切削宽度增大，切削厚度减小，切削变形减小；同时，主偏角减小使切削刃工作长度增加，散热条件改善，故切削温同时，主偏角减小使切削刃工作长度增加，散热条件改善，故切削温度下降。度下降。1/18/2023铣工技术 3)3)工件材料的影响工件材料的影响 工件材料的强度、硬度和热导率对切削温度的影响很大。工件材料的强度、硬度和热导率对切削温度的影响很大。工件材料的强度、硬度直接
42、决定了单位切削力，而单位切削力工件材料的强度、硬度直接决定了单位切削力，而单位切削力是影响切削温度的重要因素，所以，工件材料的强度、硬度高是影响切削温度的重要因素，所以，工件材料的强度、硬度高时，产生的切削热多，切削温度升高。工件的热导率则直接影时，产生的切削热多，切削温度升高。工件的热导率则直接影响切削热的导出，工件材料的热导率越低，通过工件和切屑传响切削热的导出，工件材料的热导率越低，通过工件和切屑传出的热量越少，而通过刀具传出的热量越多，这样切削产生的出的热量越少，而通过刀具传出的热量越多，这样切削产生的热量不易传出，使切削温度升高，刀具容易产生磨损。故工件热量不易传出，使切削温度升高，
43、刀具容易产生磨损。故工件材料热导率越高，切削温度越低。因为有色金属的热导率高，材料热导率越高，切削温度越低。因为有色金属的热导率高，所以一般可以采用高速钢刀具切削。所以一般可以采用高速钢刀具切削。1/18/2023铣工技术 4 4）刀具磨损的影响）刀具磨损的影响 刀具磨损使切削刃变钝，切削过程中的推挤力增大，导致切削刀具磨损使切削刃变钝，切削过程中的推挤力增大，导致切削变形增大，切削热增加；同时，后刀面磨损增大，刀具后刀面与变形增大，切削热增加；同时，后刀面磨损增大，刀具后刀面与工件的摩擦越大，产生的切削热越多，故切削温度越高。这时，工件的摩擦越大，产生的切削热越多，故切削温度越高。这时，如果
44、提高切削速度，刀具磨损对切削温度的影响越严重，极易造如果提高切削速度，刀具磨损对切削温度的影响越严重，极易造成刀具损坏。成刀具损坏。1/18/2023铣工技术1.2.41.2.4刀具磨损刀具磨损 铣刀过快磨损，必然会影响加工质量，增加刀具消耗，使生产率降低，铣刀过快磨损，必然会影响加工质量，增加刀具消耗，使生产率降低，增加加工成本。为了提高经济效益，保证加工质量，应该合理使用刀具，为增加加工成本。为了提高经济效益，保证加工质量，应该合理使用刀具，为此就应了解刀具磨损的原因，掌握合理使用刀具的方法。此就应了解刀具磨损的原因，掌握合理使用刀具的方法。1.1.铣刀磨损的原因铣刀磨损的原因 铣刀磨损的
45、原因主要有机械磨损和热磨损两类。铣刀磨损的原因主要有机械磨损和热磨损两类。1 1）机械磨损）机械磨损 机械磨损即机械摩擦造成的磨损。铣削时工件材料的硬质点在铣刀表机械磨损即机械摩擦造成的磨损。铣削时工件材料的硬质点在铣刀表面上刻划出沟纹而造成的磨损称为机械磨损，又称为磨料磨损。工件材料面上刻划出沟纹而造成的磨损称为机械磨损，又称为磨料磨损。工件材料的硬质点的硬度越高，硬质点的数量越多，铣刀越容易磨损。高速钢铣刀的硬质点的硬度越高，硬质点的数量越多，铣刀越容易磨损。高速钢铣刀容易产生机械磨损，而硬质合金铣刀一般不容易产生机械磨损，只有在铣容易产生机械磨损，而硬质合金铣刀一般不容易产生机械磨损，只
46、有在铣削冷硬铸铁、夹砂铸铁时才容易发生机械磨损。削冷硬铸铁、夹砂铸铁时才容易发生机械磨损。1/18/2023铣工技术2 2）热磨损）热磨损 热磨损包括以下几种情况：热磨损包括以下几种情况：（1）在铣削温度很高的状况下）在铣削温度很高的状况下由于高速钢铣刀硬度下降而造由于高速钢铣刀硬度下降而造成的磨损。成的磨损。（2）在高温状态下）在高温状态下硬质合金中的一些元素会扩散到工件材料与硬质合金中的一些元素会扩散到工件材料与切屑中去，使硬质合金硬度下降而产生的磨切屑中去，使硬质合金硬度下降而产生的磨损，称为扩散磨损。损，称为扩散磨损。（3）在高温与足够大的切削力作用下）在高温与足够大的切削力作用下刀具
47、的前、后刀面在与工件、切屑的相对刀具的前、后刀面在与工件、切屑的相对运动中发生黏结，而被工件和切屑带走发运动中发生黏结，而被工件和切屑带走发生黏结磨损。生黏结磨损。（4）在铣削过程中）在铣削过程中切削区的周围介质与铣刀材料发生化学反应产生切削区的周围介质与铣刀材料发生化学反应产生氧化物，使刀齿硬度下降而造成磨损，称为化学氧化物，使刀齿硬度下降而造成磨损，称为化学磨损。磨损。1/18/2023铣工技术2.2.铣刀磨钝标准铣刀磨钝标准 铣刀磨损到一定限度就不应再继续使用，这个磨损限度称为磨钝标铣刀磨损到一定限度就不应再继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。准。在生产中铣刀是否已经磨钝，在粗加工中可以
48、从加工表面是否出现在生产中铣刀是否已经磨钝，在粗加工中可以从加工表面是否出现亮带，切屑颜色、形状是否发生变化，以及是否出现振动或噪声等不良亮带，切屑颜色、形状是否发生变化，以及是否出现振动或噪声等不良现象来判断；在精加工中可以从加工表面粗糙度的变化来判断。而在评现象来判断；在精加工中可以从加工表面粗糙度的变化来判断。而在评定刀具材料的切削性能和研究试验时，国际定刀具材料的切削性能和研究试验时，国际ISOISO规定以测量后刀面上的规定以测量后刀面上的磨损带的宽度磨损带的宽度VBVB作为铣刀的磨钝标准，如图作为铣刀的磨钝标准，如图1-51-5所示。所示。1/18/2023铣工技术1.2.5 1.2
49、.5 铣刀耐用度铣刀耐用度 铣刀刃磨后，从开始切削刀其磨损量达到磨钝标准的总切削时间，铣刀刃磨后，从开始切削刀其磨损量达到磨钝标准的总切削时间，称为铣刀的耐用度，用称为铣刀的耐用度，用T T表示，它不包括对刀、测量及调整等非切削时表示，它不包括对刀、测量及调整等非切削时间。在相同的切削用量与磨钝标准下，铣刀的耐用度越高，其切削性能间。在相同的切削用量与磨钝标准下，铣刀的耐用度越高，其切削性能就越好。就越好。铣刀寿命是指铣刀从第一次投入切削使用直到报废所经历的总切削铣刀寿命是指铣刀从第一次投入切削使用直到报废所经历的总切削时间。时间。铣刀寿命铣刀寿命=铣刀耐用度铣刀耐用度铣刀刃磨次数铣刀刃磨次数
50、1/18/2023铣工技术1/18/2023铣工技术提高铣刀耐用度主要有以下措施：提高铣刀耐用度主要有以下措施：提高铣刀的刃磨质量，保提高铣刀的刃磨质量，保证前、后刀面的粗糙度要证前、后刀面的粗糙度要求求采用合理的切削用采用合理的切削用量量选择合理的铣刀几何角度选择合理的铣刀几何角度采用合理的切削液采用合理的切削液采取相应的工艺措施，改善采取相应的工艺措施，改善工件材料的加工性能。工件材料的加工性能。123451/18/2023铣工技术1.2.61.2.6加工硬化加工硬化 金属材料在再结晶温度以下塑性变形时，由于晶粒发生滑移，出现位错金属材料在再结晶温度以下塑性变形时，由于晶粒发生滑移，出现位
