第七章 平面与成形面加工刀具

§7-1 铣 刀

在金属切削加工中，铣刀是最常用的平面加工刀具。铣刀不但能完成简单平面的加工，而且还能完成不同方位平面的加工，或由多个简单平面构成的表面的加工。 铣刀的种类很多，常用的有圆柱铣刀、端铣刀、键槽铣刀、立铣刀、模具铣刀、半圆键槽铣刀、三面刃铣刀、角度铣刀、锯片铣刀等 。

一、铣刀的种类

圆柱铣刀铣削 端铣刀铣削

圆柱铣刀 端铣刀 硬质合金铣刀

三面刃铣刀 角度铣刀 锯片铣刀

键槽铣刀 立铣刀

模具铣刀

二、铣刀的几何角度

圆柱铣刀的几何角度

端铣刀的几何角度

三、铣削力

圆柱铣刀切削力 端铣刀切削力

1 、主切削力 Fc

它是作用于铣刀圆周切线方向的分力，也称圆周力，

消耗功率最多。

2 、径向力 Fp

它是作用于铣刀半径方向的分力。它使刀杆弯曲，

影响铣削的平稳性

3 、轴向力 Fo

它是沿铣刀轴线方向的分力。

四、铣削方式

顺铣 逆铣

逆铣有如下特点： ① 切削厚度由薄变厚，即从 hd=0 到 hDmax 。切人时，由于刃口钝圆半径太于瞬时切削厚度，刀齿与工件表面进行挤压和摩擦，刀齿较易磨损。尤其当冷硬现象严重时 t 更加剧刀齿的磨损，并影响已加工表面的质量。 ② 刀齿作用于工件上的垂直进给分力 Fv 向上，有挑起工件的趋势，因此要求夹紧可靠。 ③ 纵向进给力 Ff 与纵向进给方向相反，使铣床工作台进给机构中的丝杠与螺母始终保持良好的左侧接触．故工作台进给速度均匀，铣削过程较平稳。

顺铣有如下特点： ① 切削厚度由厚变薄，即从 hDmax 到 hd=0 。这样容易切下切屑，刀具磨损较慢，已加工表面质量较高。 ② 刀齿作用于工件上的垂直进给分力 Fv 压向工作台，有利与夹紧工件。 ③ 纵向进给力 Ff 与纵向进给方向相同，当丝杠与螺母存在间隙时，会使工作台带动丝杠向左窜动，造成进给不均，这样一则影响工件表面粗糙度，二则会因进给量突然增大而损坏刀吃。

铣削过程有如下特点： l 、生产率高 铣卧时铣刀连续转动，并且允许较高的铣削速度，因此具有较高的生产率。 2 、断续切削 铣削时每个刀齿都在断续切削，尤其是端铣，铣削力波动大，故振动是不可避免的。当振动的频率与机床的固有频率相同或成倍数时，振动最为严重。另外，当高速铣削时刀齿还要经受周期性的冷、热冲击，容易出现裂纹和崩刃，使刀具耐用度下降。 3 、多刀多刃切削 铣刀的刀齿多，切削刃的总长度大，有利于提高刀具耐用度和生产率，优点不少。但也存在下述两个方面的问题，一是刀齿容易出现径向跳动，这将造成刀齿负荷不等，磨损不均匀，影响已加工表面质量；二是刀齿的容屑空间必须足够，否则会损坏刀齿。 4、铣削方式不同根据不同的加工条件，为提高刀具耐用度和生产率，可选用不同的铣削方式，如逆铣、顺铣或对称铣、不对称铣。

§7-2 成 形 车 刀

成形车刀是用在各种车床上加工内、外回转体成形表面的专用刀具，其刃形是根据零件的廓形设计的。它具有如下特点： 1 、生产率高 利用成形车刀进行加工，一次进给便可完成零件各表面的加工，因此具有很高的生产率。故在零件的成批大量生产中，得到广泛的使用。 2 、加工质量稳定 使用成形车刀进行切削加工，由于零件的成形表面主要取决于刀具切削刃的形状和制造精度，所以它可以保证被加工工件表面形状和尺寸精度的一致性和互换性。一般加工后零件的精度等级可选 IT7～ I"．表面粗糙度值可达 2.5 ～ 10Ra 。 3 、刀具使用寿命长 成形车刀用钝后，一般重磨前面，可重磨次数多，尤其圆体成形车刀。 4、刀具制造比较困难，成本高，故单件、小批生产不宜使用成形车刀。

一、成形车刀的特点与类型

平体 棱体 圆体

1 、平体成形车刀 它除了切削刃有一定的形状要求外，结构上和普通车刀相近。因其允许的重磨次数不多。一般仅用于加工螺纹或铲制成形铣刀、滚刀的齿背。2 、棱体成形车刀 其外形是棱柱体。可重磨次数比平体成形车刀多，刚性也好，但只能用来加工外成形表面。3 、圆体成形车刀 其外形是回转体，切削刃在圆周表面上分布，与以上两种成形车刀相比，制造方便，允许重磨次数多。既可用来加工外成形表面，又可用来加工内成形表面，使用比较普遍，但加工精度与刚性低于棱体成形车刀。

二、成形车刀的截面设计

成形车刀的截形设计，就是由零件的廓形来确定刀具的截形。 零件的廓形，是指零件轴剖面内的形状与尺寸，包括深度、宽度和圆弧等。 为了测量与制造的方便，成形车刀的截形一般规定在刀具后面的法剖面内表示。主要包括截形深度、宽度和圆弧等。 成形车刀截形设计的方法有作图法、计算法和查表法三种。 作图法 简单、清晰和直观，但精度偏低。另外，作图法的精度主要取决于作图时的放大比例与作图的准确程度。 计算法 能达到很高的精度．也比较迅速。 查表法 简单、较迅速，但精度不及计算法，很少使用。 目前，成形车刀设计常用计算法计算，作图法校验。

三、成形车刀的装夹

棱形刀刀夹结构

棱形刀刀夹结构

棱体成形车刀是以燕尾作为定位基准，安装在燕尾槽内。刀具燕尾的后平面 K--K是固定基准，安装时将刀体竖立井倾斜αf 角．通过调整刀夹下端的螺钉，将切削刃上计算基准点 1ˊ与工件中心等高，然后用螺栓夹紧。下端螺钉除了能承担部分切削力外，还能增强刀具的性。

圆形刀刀夹结构

圆形刀刀夹结构

圆体成形车刀是以圆柱孔作为定位基准面，套装在刀夹的螺杆上。圆体成形车刀用销子与齿盘连接，齿盘与扇形板利用端面齿啮合，扇形板与蜗杆啮合，然后利用螺帽将成形车刀连同芯轴及其它零件拧紧在刀夹上。当调整圆体成形车刀基准点位置的高度时，松开螺帽，转动齿盘，使之相对扇形板上的齿纹错位，达到粗调；转动安装在刀夹孔内的蜗杆使扇形匠、齿盘以及圆体成形车刀一起转动，达到精调。利用刀夹两侧调节螺钉调整成形车刀轴线。

§7-3 成 形 铣 刀

成形铣刀可以加工各种成形表面，它和成形车刀一样，要根据工件的廓形来设计刀具的截形。成形铣刀的齿背形状有尖齿和铲齿两种。尖齿成形铣刀是用角度铣刀铣削而成。制造简单，使用磨损是在工具磨床上刃磨后面；铲齿成形铣刀也是用角度铣刀铣削容屑槽。还要在铲齿车床上进行铲削齿背，制造复杂，使用磨损后刃磨前面。两者相比较，前者制造简单，但刃磨后刃形变化较大；后者制造复杂，但刃磨后刃形变化较小，所以应用广泛。

一、成形铣刀的特点与类型

尖齿成形铣刀 铲齿成形铣刀

铲齿原理

如图上所示。铲齿时，将铲齿成形铣刀装在铲齿车床的主轴上作旋转运动，铲齿车刀在阿基米德螺旋线凸轮的控制下作往复直线运动。当被铲的铣刀转过一个 p 时，凸轮也相应转过角，铲齿车刀刀尖铲到 F 点，即完成一个齿背的铲削工作。当被铲铣刀角时，凸轮相应转过角，铲齿车刀被拉簧拉回到原位。然后，再开始下一个刀齿的铲削工作。铲齿成形铣刀的齿背是阿基米德螺旋线，在刃磨前面后，能保持刃形不变，而且后角变化很小。