任务二__铣刀.doc

铣 刀

【活动场景】 前面介绍了铣床加工设备，而铣刀是铣床上必不可少的加工工具。离开了铣刀，铣床无法工作。铣刀是刀齿分布在旋转表面上或端面上的多刃刀具，由于参加切削的齿数多、刀刃长，并能采用较高的切削速度，故生产率较高，加工范围也很广泛。缺点是：铣削是断续切削，刀齿切入和切出都会产生振动冲击：刀齿多，容屑和排屑条件差，刀刃的刃口圆弧面排挤金属，在已加工表面上滑动，使刀具磨损加剧，加工表面变粗糙。图5.12所示为机械加工中使用的铣刀图片。
【学习目标】
1.了解各种铣刀的用途、结构、材料和规格。
2．熟悉铣刀的几何参数。
【能力目标】 掌握铣刀的选用和装卸方法。
【基本活动】 图5.12常用铣刀
一、铣刀材料的种类及牌号
1．铣刀切削部分材料的基本要求
⑴ 高硬度和耐磨性 在常温下，切削部分材料必须具备足够的硬度才能切入工件；具有高的耐磨性，刀具才不易磨损，延长使用时间。
⑵ 好的耐热性刀具在切削过程中会产生大量的热量，尤其在切削速度较高时，温度会很高。因此，刀具材料应具备好的耐热性，即在高温下仍能保持较高的硬度，有能继续进行切削的性能。这种具有高温硬度的性质，又称为热硬性或红硬性。
⑶ 高的强度和好的韧性在切削过程中，刀具要承受很大的冲击力，所以刀具材料要具有较高的强度，否则易断裂和损坏。由于铣刀会受到冲击和振动，因此，铣刀材料还应具备好的韧性，才不易崩刃、碎裂。
⑷ 工艺性好能顺利制造各种形状和尺寸的刀具。
2．铣刀常用材料
⑴ 高速工具钢(简称高速钢、锋钢等) 高速钢有通用高速钢和特殊用途高速钢两种。其具有以下特点：
(a) 合金元素钨、铬、钼、钒的含量较高，淬火硬度可达到HRC62～70，在6000C高温下，仍能保持较高的硬度。
(b) 刃口强度和韧性好，抗振性强，能用于制造切削速度一般的工具，对于刚性较差的机床，采用高速钢铣刀，仍能顺利切削。
(c) 工艺性能好，锻造、加工和刃磨都比较容易，还可以制造形状较复杂的刀具。
(d) 与硬质合金材料相比，仍有硬度较低、红硬性和耐磨性较差等缺点。
通用高速钢是加工一般金属材料用的高速钢，其牌号有W18Cr4V、W6M05Cr4V2和W14Cr4VMnRe等。
W18Cr4V是钨系高速钢，具有较好的综合性能。该材料常温硬度为HRC62～65，高温硬度在600℃时，约为HRC51，抗弯强度约为3500N／mm2，磨锐性能好，所以，各种铣刀基本上都用这种材料制造。
⑵ 硬质合金 硬质合金是金属碳化物碳化钨、碳化钛和以钴为主的金属粘结剂经粉末冶金工艺制造而成的，其主要特点如下：
(a) 能耐高温，在800～10000C左右仍能保持良好的切削性能。切削时可选用比高速钢高4～8倍的切削速度。
(b) 常温硬度高，耐磨性好。
(c) 抗弯强度低，冲击韧性差，刀刃不易刃磨得很锋利。
常用的硬质合金一般可分为三大类：
1) 钨钴类硬质合金(YG) 它由硬质相碳化钨和金属粘结剂钴组成。常用的牌号有YG3、YG6和YG8等。其中数字表示含钴量的百分率，其余是碳化钨。含钴量愈多，韧性愈好，愈耐冲击和振动，但会降低硬度和耐磨性。因此粗加工时采用含钴量多的牌号。该合金适用于切削铸铁、有色金属及其合金，以及非金属材料等，还可以用来切削冲击性大的毛坯和经淬火的钢件和不锈钢工件。
2)钨钴钛类硬质合金(YT) 它由硬质相碳化钨、碳化钛和金属粘结剂钴组成。常用的
牌号有YT5、YTl5、YT30等，其中数字表示含碳化钛的百分率。硬质合金中含碳化钛以后，
能提高与钢的粘结温度，减小摩擦系数，并能使硬度和耐磨性略有提高，但降低了抗弯强度和韧性，使性质变脆。因此，钨钴钛类硬质合金适用于切削钢件。
3)通用硬质合金。在上述两种硬质合金中加入适量稀有金属的碳化物，如碳化钽和碳化铌等，能使硬质合金的晶粒细化，提高其常温硬度和高温硬度、耐磨性、粘结温度和抗氧化性，而且能使合金的韧性有所增加。因此，这类硬质合金具有较好的综合切削性能和通用性，对加工钢件、脆性金属和有色金属均能适应。其牌号有：YWl、YW2和YA6等。由于其价格较贵，所以主要用于切削难加工的材料，如高强度钢、耐热钢和不锈钢等。
另外，近年来出现的表面涂层硬质合金刀片，是以韧性较好的硬质合金(如YT5、YTl5、
YG8等)为基体，以硬度、耐磨性和耐热性很高的材料(如碳化钛、氮化钛)作涂层，用化学气相沉积等工艺涂覆制成。涂层刀片的耐磨性很高，比一般硬质合金的耐用度要高1～3倍，而成本增加却很少。
二、铣刀的种类及标记
1．铣刀的种类
铣刀的种类很多，分类的方法也较多，现介绍几种常见的分类方法。
⑴ 按铣刀切削部分的材料分类
(a) 高速钢铣刀。这类铣刀有整体和镶齿两种，一般形状较复杂的铣刀都是高速钢铣刀。
(b) 硬质合金铣刀。这类铣刀大都不是整体的，硬质合金刀片以焊接或机械夹固的方式镶装在铣刀刀体上。
⑵ 按铣刀的用途分类
(a) 加工平面用的铣刀。加工平面用的铣刀主要有端铣刀和圆柱铣刀。加工较小的平面，也可用立铣刀和三面刃铣刀。
(b) 加工沟槽用的铣刀。加工直角沟槽用的铣刀主要有立铣刀、三面刃铣刀、键槽铣刀、盘形槽铣刀和锯片铣刀等。加工特形槽的有T形槽铣刀、燕尾槽铣刀和角度铣刀等。
(c) 加工特形面用的铣刀。这种铣刀是根据特形面的形状而专门设计的成形铣刀，所以又称为特形铣刀。
⑶ 按铣刀刀齿的构造分类
(a) 尖齿铣刀 尖齿铣刀在垂直于刀刃的截面上，其齿背的截形是由直线或折线组成的
如图5.13a所示。这类铣刀制造和刃磨均较容易，刃口较锋利。
(b) 铲齿铣刀 这种铣刀在刀齿截面上，其齿背的截形是一条阿基米德螺旋线，如图5．13b所示。齿背必须在铲齿机上铲出。 这类铣刀刃磨后，只要前角不变，齿形也不变。成形铣刀为了保证刃磨后齿形不变，一般都采用这种结构。
2．铣刀的标记
铣刀的标记是为了便于辨别铣刀的规格、材料、制造单位等刻制的，其主要内容包括以下几个方面。
⑴ 制造厂的商标。 图5.13铣刀刀齿的构造形式
⑵ 制造铣刀的材料一般均用材料的 a)尖齿铣刀刀齿截面b)铲齿铣刀刀齿截面
牌号表示，如W18Cr4V。
⑶ 铣刀尺寸规格的标记 随铣刀的形状不同而略有区别。圆柱铣刀、三面刃铣刀和锯片铣刀等均以外圆直径×宽度×内孔直径来表示，如在圆柱铣刀上标有80×100×32。立铣刀和键槽铣刀等一般只注外圆直径。角度铣刀和半圆铣刀等，一般以外圆直径×宽度×内孔直径×角度(或圆弧半径)表示。如在角度铣刀上标有75mm×20mm×27mm×600。
【注意】：铣刀上所标的尺寸，均为基本尺寸，在使用和刃磨后，往往会产生变化。
三、铣刀的装卸
1．带孔铣刀的装卸
圆柱形铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀等带孔的铣刀是借助铣刀杆安装在铣床主轴上的。
（1）铣刀杆
铣刀杆的结构如图5.14所示。其锥柄的锥度为7：24，与铣床主轴锥孔相配合。锥柄尾端有内螺纹孔，通过拉紧螺杆将铣刀杆拉紧在主轴锥孔内。前端有一带两缺口的凸缘，与主轴轴端的凸键相配合。铣刀杆中部是长度为L的光轴，用来安装铣刀和垫圈，其上有键槽，用来安装定位键，将转矩传给铣刀。铣刀杆右端是螺纹和轴颈，螺纹用来安装紧刀螺母以紧固铣刀，轴颈与挂架轴承孔配合，以支承铣刀杆的右端。
(2)铣刀杆的安装步骤
①根据铣刀孔径选择相应直径的铣刀杆，铣刀杆长度在满足安装铣刀后不影响铣削正常进行的前提下尽量选择短一些的，以增强铣刀杆的刚度。
②松开铣床横梁的紧固螺母，适当调整横梁的伸出长度，使其与铣刀杆长度相适应，然后将横梁紧固。
③擦净铣床主轴锥孔和铣刀杆的锥柄，以免脏物影响铣刀杆的安装精度。
④将铣床主轴转速调整到最低，或将主轴锁紧。
⑤安装铣刀杆。右手将铣刀杆的锥柄装入主轴锥孔，
安装时铣刀杆凸缘上的缺口(槽)应对准主轴端部的凸键；左手顺时针(由主轴后端观察)转动主轴孔中的拉紧螺杆，使拉紧螺杆前端的螺纹部分旋入铣刀杆的螺纹孔。然后用扳手旋紧拉紧螺杆上的背紧螺母，将铣刀杆拉紧在主轴锥孔内。

(3)带孔铣刀的安装
①擦净铣刀杆、垫圈和铣刀，确定铣刀在铣刀杆上的轴向位置。
②将垫圈和铣刀装入铣刀杆，使铣刀在预定的位置上，然后旋入
紧刀螺母，注意铣刀杆的支承轴颈与挂架轴承孔应有足够的配合长度。
③擦净挂架轴承孔和铣刀杆的支承轴颈，注入适量润滑油，调整挂架轴承，将挂架装在横梁导轨上，适当调整挂架轴承孔与铣刀杆支承轴颈的间隙，然后紧固挂架。
④旋紧铣刀杆紧刀螺母，通过垫圈将铣刀夹紧在铣刀杆上。
(4)铣刀和铣刀杆的拆卸
①将铣床主轴转速调到最低，或将主轴锁紧。
②反向旋转铣刀杆紧刀螺母，松开铣刀。
③调节挂架轴承，然后松开并取下挂架。
④旋下铣刀杆紧刀螺母，取下垫圈和铣刀。
⑤松开拉紧螺杆的背紧螺母，然后用锤子轻轻敲击拉紧螺杆端部，使铣刀杆锥柄在主轴锥孔中松动，右手握铣刀杆，左手旋出拉紧螺杆，取下铣刀杆。
⑥铣刀杆取下后，洗净、涂油，然后垂直放置在专用的支架上，以免弯曲变形。
2．套式端铣刀的安装
套式端铣刀有内孔带键槽和端面带槽的两种结构形式。安装时分别采用带纵键的铣刀杆和带端键的铣刀杆。
铣刀杆的安装方法与前面相同。安装铣刀时，擦净铣刀内孔、端面和铣刀杆圆柱面，使铣刀内孔的键槽对准铣刀杆的键或使铣刀端面上的槽对准铣刀杆上凸缘端面上的凸键，装入铣刀，然后旋入紧刀螺钉，并用叉形扳手将铣刀紧固。
3．带柄铣刀的装卸
立铣刀、T形槽铣刀、键槽铣刀等有锥柄和直柄两种。

锥柄铣刀有锥柄立铣刀、锥柄T形槽铣刀、锥柄键槽铣刀等，其柄部一般采用莫氏锥度，有莫氏1号、2号、3号、4号、5号共5种，按铣刀直径的大小不同，制成不同号数的锥柄。
① 锥柄铣刀的安装 当铣刀柄部的锥度和主轴锥孔锥度相同时，擦净主轴锥孔和铣刀锥柄，垫棉纱并用左手握住铣刀，将铣刀锥柄穿入主轴锥孔，然后用拉紧螺杆扳手旋紧拉紧螺杆，紧固铣刀。
②锥柄铣刀的拆卸 先将主轴转速调到最低或将主轴锁紧，然后用拉紧螺杆扳手旋松拉紧螺杆，当螺杆上台阶端面上升到贴平主轴端部背帽的下端平面后，拉紧螺杆将铣刀向下推动，松开锥面的配合，用左手承托铣刀，或在铣刀掉下的床身上垫块木板，继续旋转拉紧螺杆直至取下铣刀。
③当铣刀柄部的锥度和主轴锥孔锥度不同时，需要借助中间锥套安装铣刀。中间锥套的外圆锥度与主轴锥孔锥度相同，而内孔锥度与铣刀锥柄锥度一致。如X6132型万能升降台铣床的立铣头，主轴锥孔锥度为莫氏4号，安装直径为25 mm的立铣刀，铣刀锥柄的锥度为莫氏3号，这时应使用外圆锥度为莫氏4号、内孔锥度为莫氏3号的中间锥套。安装时，先将铣刀插入中间锥套锥孔，然后将中间锥套连同铣刀一起穿入主轴锥孔，旋紧拉紧螺杆，紧固铣刀。
(2)直柄铣刀的安装
直柄铣刀一般通过钻夹头或弹簧夹头安装在主轴锥孔内。
4．铣刀安装后的检查
铣刀安装后，应做以下几方面的检查：
(1)检查铣刀装夹是否牢固可靠。
(2)检查挂架轴承孔与铣刀杆支承轴颈的配合间隙是否合适，一般情况下以铣削时不振动、挂架轴承不发热为宜。
(3)检查铣刀旋转方向是否正确。
(4)检查铣刀刀齿的径向圆跳动和端面圆跳动是否符合加工要求。
【注意】
铣刀安装过程中应注意的几点
(1)若切削力较大，应在刀杆和铣刀之间采用平键联接；若切削力较小，不采用键联接时，应注意使铣刀旋转方向与刀杆螺母的旋紧方向相反，否则在铣削过程中会因切削抗力引起刀具松动。
(2)铣刀安装时，各接合面之间必须保持清洁，如刀杆的外锥面与主轴的内锥面之间，
铣刀内孔与刀杆外圆表面之间等。若各接合面之问不清洁，将会产生铣刀的端面跳动和径向跳动等弊病。
(3)铣刀安装完毕后，应检查铣刀的跳动情况。如跳动量超出要求时，除检查各接合面之间是否清洁外，还须检查刀轴、垫圈的变形情况和铣刀的刃磨质量等，分析找出原因。