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第七章铣削

7.1介绍

除了车床，铣床是制造应用中最广泛使用的。

在铣削中，工件向旋转的铣削刀具轴线进给，如图7.1所示，是一个多切削刃刀具，这点和车床不同，车床使用的是单尖切削刀具。

在铣削中使用的刀具称为铣削刀具。

圆周铣削

图7.1铣削原理图

铣削过程可以作如下分类:

（1）断续切削

旋转的铣刀中只有一小部分切削刃用来去除材料，因此，切削刃在再开始投入切削之前有时间来冷却，此外，削削操作同旋转运动相比温度更低，这就允许相对较大的材料率。

（2）体积小的切屑

尽管切屑的体积很小,,考虑到多层切削层与大量材料之间的联系已经消除,导致一些组件主要是通过单次车削而不像需要通过大量切削来完成的车削过程.

（3切削厚度变化

这是由于在切削过程中切削力不稳定的循环变化而导致切屑厚度的变化范围从零到无限大或者反之亦然，这个切削力循环变化可以引起任何机床刀具系统的固有频率同时对刀具寿命和产生的表面光洁度有害。

铣床是大多数的通用机床之一。

它适用于批量生产的同时也适用于加工车间和刀具车间。

铣床的通用性在于铣床上有大量的附件和可用刀具。

在加工过程中，产品产生的预期公差大约为±0.05mm。

7.2铣床的种类

为了满足不同的需求，铣床出现了许多型号和种类。

考虑到高材料去除率的铣床，出现了刚性主轴和大功率。

常用的几种铣床种类如下：

（i）升降台种类

（a）水平的

（b）竖直的

（c）通用的

（d）转塔类型的

这些都是通用铣床，它们有高度灵活性而且应用于所有类型的工件同时包括批量生产。

（ii）生产类型

（a）单一的

（b）复式的

（c）三重的

这些机器大多是为了正常生产，包括大批量生产。

它们的灵活性比那些用于提高生产率的机器会相对来说小一点。

（iii）l龙门铣床

这个机器只能用于大量工件包括工作台行程，单位为米。

（iv）专用种类

（a）回转台

（b）鼓形

（c）仿型铣床（开模机）

（d））键槽铣床

（e）花键轴铣床

这类机床提供特别的设备以满足特定的别的种类铣床不能满足的应用。

7.2.1升降台铣床

升降台类机床鉴于它的灵活性和易安装性使得它是最被广泛的应用的机床。

典型的卧式水平轴的机床结构如图7.2所示。

升降台支撑着进给机构同时安装着床鞍和工作台。

工作台主要地有沿着X轴的T型槽，这个槽主要是用来工件的夹紧。

工作台沿着X轴在床鞍上移动，床鞍沿着Y轴在导轨上移动。

进给由手轮手动地提供，或是由导螺杆相连的自动进给，导螺杆转而由主轴驱动。

升降台能够在床身提供的衔接上沿Z轴上下移动。

图7.2卧式升降台铣床

在机床背后巨大的床身内装有所有动力传动机构，包括电动机和主轴变速箱。

供给工作台的导螺杆的功率主要通过一个分进给变速箱向主要的电动机获取。

有时也有一个单独的进给电动机为进给变速箱提供动力。

尽管纵向和横向的运动都由自动运动控制，但升降台的上升一般由手动完成。

主轴位于床身的顶部。

常用来安装刀具的心轴安装在主轴上，同时在另一端用带轴承的悬臂提供一种支撑以满足强大的切削力矩。

如图7.2所示悬臂用一种刚性设计从床身向外伸出。

主轴头端带有根据机床大小选择的合适尺寸的标准莫氏锥度。

铣刀可以再任何需要的位置上安装在心轴上，长度的其余部分用不同宽度的标准紧固轴环填充以固定刀的位置。

心轴通过牵引杆在主轴中夹紧，然后用螺母固定。

铣床一般按以下分类：

（i）工作台的大小，它指定了在工作台上的实际工作面积和相关的能够适应的工件的最大尺寸。

（ii）工作台行程，它指出了允许的最大轴向运动。

（iii）主轴的马力，这实际上指定了使用的主轴电动机的功率。

小型机床可以使1~3马力，而专用机床可以是10~50马力。

另一类升降台铣床是竖直轴类的。

它的结构除了主轴位置和类型外和卧式的基本相同，它的主轴位于垂直位置，适用于适用于适用柄部安装的铣刀例如平铣刀。

鉴于刀具的位置，工件的安装和切削过程更加方便。

图7.3立式升降台铣床

垂直轴铣床相对更加灵活（图7.4），同时适合加工复杂腔如在工具室的模腔。

垂直床头在水平方向上有一个旋转的设备，靠这个刀具才能够旋转。

这对刀具室非常有用，刀具室就是更多铣削操作实现的地方。

通用铣床的工作台能够在水平方向±45°范围内旋转，这使得通用铣床适用于加工尖脚和斜齿圆柱齿轮以及涡轮和凸轮。

7.2.2床身式铣床

在生产的铣床，提高材料的去除率是可取的。

如果传统机械通过提高切削深度得以实现，那么将会产生颤动。

因此另一类制造的更加坚固，有能力去除更多材料名叫床身式铣床投入使用。

强度的获得是减少它的通用性的结果。

图7.4一般在垂直轴机床上实现的一些铣削操作

图7.5单向的床身式铣床

床身式铣床的工作台直接安装在床身上，并且只提供纵向运动。

主轴沿着床身运动来提供切削运动。

单向的机床（图7.5）是只有一个主轴头的机床，而双向的机床是有两个主轴头（图7.6）。

这两个主轴头位于工件的两侧，同时从两侧去除材料。

图7.6双向的床身式铣床

7.3铣刀

为了适应特定的加工需求有很多种类的铣削刀具。

铣床的万能性在很大程度上归功于一系列可选铣刀的多样性。

7.3.1铣刀类型

铣刀通过加工方式可被分为不同的种类

（ⅰ）根据结构不同：

（a）整体的

（b）镶齿类

根据底座不同：

（a）心轴安装的

（b）柄部安装的

（c）机头安装的

根据旋转不同：

（a）右旋（逆时针）

（b）左旋（顺时针）

根据螺旋不同:

（a）右手螺旋

（b）左手螺旋

铣刀大多数由高速钢或者硬质合金制造。

硬质合金的铣刀可以用黄铜焊接系列或者用可转位的刀尖。

可转为类铣刀更加普遍因为替换切削刃磨坏的刀具比重新再磨更便宜。

面铣刀

也被称为板铣刀，通常是边缘带有切齿的圆柱体，如图7.7所示。

它们大多数用来加工平坦的表面。

轻负荷平板铣刀大多是有一个小的大约25mm尺寸的齿面槽。

它们大多有直齿，并且数量较大。

重型平板铣床大多齿数较少以满足更多的排屑空间。

这个允许深入切削以及较高的材料去除速率。

螺旋铣刀，有非常小的齿数但是有很大的螺旋角。

这个种类的铣刀有能产生很好切削面的剪切作用。

同时，较大的螺旋角允许铣刀允许铣刀吸收大量的端点载荷，因此刀具进入和离开工作表面都能很平滑。

三面刃铣刀该类铣刀的切削刃不只是类似平板铣刀的一面，而是在两面都有。

因此，这类铣刀变得更加万能因为它们能用于边缘切削的同时也可以用于槽铣削。

交错齿侧铣刀是被安排成交替螺旋形齿的一系列刀具。

该类刀具大多用与铣削深槽，因为齿面的交错提供了更大的排屑空间。

另一系列的侧平面铣刀是只有一面有铣削刃的半面铣刀。

这样的安排提供了一个确定的倾角并且对于只加工一面的加工过程有利。

该铣刀具有更平滑的铣削过程以及更长的刀具寿命。

能量的消耗也小于其他种类刀具。

图7.7一般用途的用心轴安装的铣刀

切割锯在常用的用心轴安装的范畴内，其他的常用的刀具种类是切割锯。

它在功能和表面上都类似于锯片，大多数的圆锯有在周围是有锯齿的，一些也有边齿。

这些圆锯的切削厚度通常很薄，而且通常被用作深槽的切割特殊形式的刀具除了以上描述的普通类型的铣刀，还有很多用来加工特殊剖面的可选择的特殊形式的铣刀。

角铣刀是由单角度和多角度构成的，用来加工任何角度的角，如30°、45°、60°。

 铲齿铣刀由不同的形状组成，如圆形的，圆角的，凸的或者是凹的。

图7.8特殊形式的心轴安装的铣刀

T型槽铣刀用来铣在铣床工作台上的T型槽。

这样的中央槽首先用平铣刀铣，然后再用T型槽铣刀铣削。

半圆键座铣刀正如它的名字一样用来加工半圆键座。

其他特殊形式的铣刀是燕尾槽铣刀和齿轮铣刀。

平铣刀如图7.9所示，这类铣刀都是柄部安装铣刀，一般用垂直轴铣床。

它们用来铣槽、键槽、凹槽，这些加工位置其他类铣刀不能用。

大学刀具半径大小的切削深度时选用平铣刀。

图7.9柄部安装铣刀和不同类型的端铣刀

平铣刀的刀刃在贯穿部分切削长度的同时在表面上也达到了一定的长度。

切削刃的螺旋角保证了即使在很高的切削速度和进给速度的同时也有较好的平滑性。

这类铣刀适用于高速切削。

平铣刀有很多种类。

区分之一的方式就是根据夹紧方式，平铣刀的刀柄可以是直的也可以是锥形的，小型铣刀一般用直柄的并且在合适的夹头的帮助下固定在铣床主轴上。

锥柄的可以直接借助它自身的锥度安装在主轴上，如果锥度比主轴锥度小，那么就会采用一个适合的锥度来适应这两个方面。

平铣刀的刀齿到距离刀具中心一段距离后结束或者直到刀具中心（如图7.9.f）。

那些切削刃到刀具中心的刀具叫槽钻或者端面铣刀，因为他们有能力切入固体材料（图7.9.g）。

另一类有很多齿的平铣刀不能直接切入固体材料，因此在加工一个孔前需要一个钻过的导孔。

平铣刀侧面的切削刃一般是直的，有时也在刀具上磨成锥形的，刀具磨床自动生成模具和模腔要求的拔模斜度。