你真的了解銑刀結構嗎？

一往冇前

刀的分類、幾何角度、銑削方式、選用原則以及銑削過程中常見問題的解決方法等方面了解一下。

銑刀是用于銑削加工、具有一個或多個刀齒的旋轉刀具。工作時各刀齒依次間歇地切去工件的余量。銑刀主要用于銑削上平面、臺階、溝槽、成形表面加工和切斷工件等工藝。銑刀產品的幾種常見形式如圖4-1所示。

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圖4-1 銑刀類型

a）圓柱平面銑刀 b）面銑刀 c）槽銑刀 d）兩面刃銑刀 e）三面刃銑刀 f）錯齒三面刃銑刀 g）立銑刀h）鍵槽銑刀 i）單角度銑刀 j）雙角度銑刀 k）成形銑刀

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一、銑刀的分類

（一）按功能分類

1.圓柱形銑刀 用于臥式銑床上加工平面，刀齒分布在銑刀的圓周上。按齒形分為直齒和螺旋齒兩種。按齒數分為疏齒和密齒兩種。螺旋齒與疏齒銑刀的齒數少，刀齒強度高，容屑空間大，適用于粗加工；而密齒銑刀適用于精加工。

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2.面銑刀 用于立式銑床、臥式銑床或龍門銑床上加工平面。端面和圓周上均有刀齒。面銑刀也有粗齒和細齒之分，其結構有整體式、鑲齒式和可轉位式三種。

3.立銑刀 用于加工溝槽和臺階面，刀齒在圓周和端面上，一般工作時不能沿軸向進給。當立銑刀上有通過中心端齒時，可軸向進給。

4.三面刃銑刀 用于加工各種溝槽和臺階面，其兩側面和圓周上均有刀齒。

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5.角度銑刀 用于銑削成一定角度的溝槽，有單角銑刀和雙角銑刀兩種。

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6.鋸片銑刀 用于加工深槽和切斷工件，其圓周上有較多的刀齒。為了減少銑削時的摩擦，刀齒兩側有15′~1°的副偏角。

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7.模具銑刀 模具銑刀用于加工模具型腔或凸模成形表面。模具銑刀是由立銑刀演變而成的，按工作部分外形可分為圓錐形平頭、圓柱形球頭、圓錐形球頭三種。硬質合金模具銑刀用途非常廣泛，除可銑削各種模具型腔外，還可代替手用銼刀和砂輪磨頭清理鑄、鍛、焊工件的飛邊，以及對某些成形表面進行光整加工等。該銑刀可裝在風動或電動工具上使用，生產率和壽命比砂輪和銼刀提高數十倍。

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8.齒輪銑刀 按仿形法或無瞬心包絡法工作的切齒刀具，根據形狀的不同分為盤形齒輪銑刀和指形齒輪銑刀兩鐘。

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9.螺紋銑刀 通過三軸或三軸以上聯動加工中心實現銑削螺紋的刀具。此外，還有鍵槽銑刀、燕尾槽銑刀、T形槽銑刀和各種成形銑刀等。

（二）按產品結構分類

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1.整體式 刀體和刀齒制成一體。

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2.整體焊齒式 刀齒用硬質合金或其他耐磨刀具材料制成，并釬焊在刀體上。

3.鑲齒式 刀齒用機械夾固的方法緊固在刀體上。這種可換的刀齒可以是整體刀具材料的刀頭，也可以是焊接刀具材料的刀頭。刀頭裝在刀體上刃磨的銑刀稱為體內刃磨式銑刀；刀頭在夾具上單獨刃磨的稱為體外刃磨式銑刀。

二、銑刀的幾何角度

銑刀的種類、形狀雖多，但都可以歸納為圓柱銑刀和面銑刀兩種基本形式，每個刀齒可以看作是一把簡單的車刀，所不同的是銑刀回轉、刀齒較多。因此只通過對一個刀齒的分析，就可以了解整個銑刀的幾何角度。以面銑刀為例來分析銑刀的幾何角度。面銑刀的標注角度如圖4-2所示。面銑刀的一個刀齒，相當于一把小車刀，其幾何角度基本與外圓車刀相類似，所不同的是銑刀每齒基面只有一個，即以刀尖和銑刀軸線共同確定的平面為基面。因此面銑刀每個刀齒都有前角、后角、主偏角和刃傾角四個基本角度。

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（1）前角γο：前面與基面之間的夾角，在正交平面中測量。

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（2）后角αo：后面與切削平面之間的夾角，在正交平面中測量。

（3）主偏角κr：主切削平面與假定工作平面間的夾角，在基面中測量。

（4）刃傾角λs：主切削刃與基面之間的夾角。

面銑刀在主剖面系中的有關角度如見圖4-2所示，在設計、制造、刃磨時，還需要進給、背吃刀量剖面系中的有關角度，還有徑向前角γf和軸向前角γp。

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圖4-2 面銑刀的幾何角度

三、銑削方式

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（一）端銑的銑削方式

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用面銑刀加工平面時，依據銑刀與工件加工面相對位置（或稱吃刀關系）的不同可分為三種銑削方式：對稱銑、不對稱逆銑和不對稱順銑，如圖4-3所示。

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圖4-3 端銑的三種銑削方式

a）對稱銑 b）不對稱逆銑 c）不對稱順銑

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1.對稱銑 銑刀軸線位于銑削弧長的對稱中心位置，即切入、切出時切削厚度相同時為對稱銑。這種銑削方式具有較大的平均切削厚度，在用較小的每齒進給量銑削淬硬鋼時，為使刀齒超越冷硬層切入工件，應采用對稱銑削。

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2.不對稱逆銑 切入時切削厚度小于切出時切削厚度為不對稱逆銑。銑削碳鋼和一般合金鋼時，采用這種銑削方式，可減小切入時的沖擊，使硬質合金面銑刀的使用壽命提高一倍以上。

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3.不對稱順銑 切入時切削厚度大于切出時切削厚度為不對稱順銑。實踐證明，不對稱順銑用于加工不銹鋼和耐熱合金時，可減少硬質合金的剝落磨損，可提高切削速度40%～60%。

（二）圓周銑的銑削方式

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根據銑削時切削層參數變化規律的不同，圓周銑削有逆銑和順銑兩種形式。逆銑銑削時（見圖4-4），銑刀切入工件時的切削速度方向與工件的進給方向相反，這種銑削方式稱為逆銑。逆銑時，刀齒的切削厚度從零逐漸增大。刀齒在開始切入時，由于切削刃鈍圓半徑的影響，刀齒在工作表面上打滑、產生擠壓和摩擦，使這段表面產生嚴重的冷硬層。至滑行到一定程度時（即切削厚度≥切削刃鈍圓半徑），刀齒才能切入工件。下一個刀齒切入時，又在冷硬層上擠壓、滑行，使刀齒容易磨損，同時使工件表面粗糙度值增大。此外，逆銑加工時，當接觸角大于一定數值時，垂直銑削分力向上，容易使工件的裝夾松動而引起振動。

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圖4-4 圓周銑的逆銑

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順銑銑削時如圖4-5所示，銑刀切入工件時的切削速度方向與工件的進給方向相同，這種銑削方式稱為順銑。順銑時，刀齒的切削厚度切入時最大，而后逐漸減小，避免了逆銑切入時的擠壓、滑擦和啃刮現象，而且刀齒的切削距離較短。銑刀磨損較小，壽命可比逆銑時高2～3倍，已加工表面質量也較好。特別是銑削硬化趨勢強的難加工材料效果更明顯。前面作用于切削層的垂直分力始終向下，因而整個銑刀作用于工件的垂直分力較大，將工件始終壓緊在夾具上，避免了工件的振動，安全可靠。

圖4-5 圓周銑削的順銑

四、銑刀選擇的通用原則

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1.銑刀的選擇流程 一般考慮以下幾個方面進行選擇（見圖4-6）：

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（1）零件形狀（考慮加工型面）：加工型面一般可為平面、深型、腔槽和螺紋等，不同加工型面使用的刀具不同，例如圓角銑刀可銑削凸曲面，但不能銑削凹曲面。

（2）材料：考慮其切削加工性、切屑成形、硬度和含有的合金元素等方面。刀具生產廠家一般將材料分為鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬、高溫合金、鈦合金和硬質材料。

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（3）加工條件：加工條件包括機床夾具工件系統穩定性刀柄裝夾情況等。

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圖4-6 刀具選擇流程圖

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（4）機床-夾具-工件系統穩定性：這需要了解機床的可用功率、主軸類型和規格、機床已使用的年限等，并且要結合刀柄長懸伸量及其軸向/徑向圓跳動情況。

（5）加工類別及子類別：這包含方肩銑削、平面銑削、仿形銑削等需要結合刀具的特點應用進行選刀。

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2. 銑刀幾何角度的選擇

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（1）前角的選擇。銑刀的前角應根據刀具和工件的材料確定。銑削時常有沖擊，故應保證切削刃有較高的強度。一般情況下銑刀前角小于車刀切削前角；高速鋼比硬質合金刀具要大；另外，在銑削塑性材料時，由于切削變形較大，應取較大的前角；銑削脆性材料時，前角應小些；在加工強度大、硬度高的材料時，還可采用負前角。前角的具體數值如表4-1所示。

表4-1 銑刀前角的參考值 ［ 單位：（°）］

（2）刃傾角的選擇。立銑刀和圓柱銑刀的外圓螺旋角β就是刃傾角λ s。這使刀齒可以逐漸的切入和切出工件，提高銑削的平穩性。增大β，可以使實際前角增大，切削刃鋒利，同時也使切屑易于排出。對于銑削寬度較窄的銑刀，增大螺旋角β的意義不大，故一般取β=0或較小的值。螺旋角β的具體數值如表4-2所示。

表4-2 銑刀外圓螺旋角參考值　　　　　　　?。蹎挝唬海ā悖?/font>

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（3）主偏角與副偏角的選擇。面銑刀主偏角的作用及其對銑削過程的影響，與車刀主偏角在車削中的作用和影響相同。常用的主偏角有45°、60°、75°、90°，工藝系統的剛性好，取小值；反之，取大值，主偏角選擇如表4-3所示。副偏角一般為5°～10°。圓柱銑刀只有主切削刃，沒有副切削刃，因此沒有副偏角，主偏角為90°。

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表4-3 主偏角的選擇

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3.刀片槽形的選擇 銑刀刀片槽形的選擇（見表4-4）對于斷屑、已加工表面的表面性能、表面質量等有重要意義。

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表4-4 刀片槽形的選擇

4.齒數的選擇 銑刀齒數的選擇（見表4-5）主要考慮的是齒距的疏密程度，齒距的疏密對加工表面質量、排屑和刀齒耐沖擊程度等有重要影響。

表4-5 齒數的選擇

五、銑削過程中常見問題的解決方法

在銑削加工過程中，由于工件材料、切削參數和刀具幾何參數等因素的影響，常出現刀具磨損、崩刃和積屑瘤等現象。如表4-6所示為幾種常見問題的解決方法。

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表4-6 銑削過程中常見問題的解決方法

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