铣削要素：如何提高生产率？

铣削时，铣刀相邻的两个刀齿在工件上先后形成的两个过渡表面之间的一层金属层称为切削层。铣削时切削用量决定切削层的形状和尺寸。切削层的形状和尺寸对铣削过程有很大的影响。

图5-1　铣削加工的主要应用示例

1.铣削用量

铣削用量要素如图5-2所示。铣削用量包括背吃刀量ap、侧吃刀量ae、铣削速度vc和进给量。根据切削刃在铣刀上分布位置不同，铣削可分为圆周铣削和端面铣削。切削刃分布在刀具圆周表面的切削方式称为圆周铣削。切削刃分布在刀具端面上的铣削方式称为端面铣削。

（1）背吃刀量ap：在通过切削刃基点并垂直于工作平面方向上测量的吃刀量，即平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。

（2）侧吃刀量ae：在平行于工作平面并与切削刃基点的进给运动方向垂直的方向上测量的吃刀量，即垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。

（3）铣削速度vc：铣刀主运动的线速度，单位为m/min，可用下式进行计算：

式中：d——铣刀直径，mm；

nc——铣刀转速，r/min。

（4）进给量：铣刀与工件在进给方向上的相对位移量。它有以下三种表示方法。

①每齿进给量af：铣刀每转一个刀齿时，工件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为mm/z。

②每转进给量f：铣刀每转一周时，工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/r。

③进给速度vf：单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/min。

三者之间的关系为

vf=fn=afzn

式中：z——铣刀刀齿数。

铣床铭牌上给出的是进给速度。调整机床时，首先应根据加工条件选择af或f，然后计算出vf，并按照vf调整机床。

2.切削层参数

图5-3所示是铣削时切削层的参数。

1）切削厚度ac

切削厚度是指由铣刀上相邻两个刀齿主切削刃形成的过渡表面间的垂直距离。铣削时切削厚度是随时变化的。例如，圆周铣削时，刀齿在起始位置H点时，ac=0，为最小值；刀齿即将离开工件到达A点时，切削厚度为最大值。端面铣削时，刀齿的切削厚度在刚切入工件时为最小，切入中间位置时为最大，以后又逐渐减小。(www.xing528.com)

2）切削宽度aw

切削宽度为主切削刃参加工作的长度。如图5-2（a）所示，直齿圆柱铣刀的切削宽度等于背吃刀量ap；而图5-4所示螺旋齿圆柱铣刀圆周铣削时的切削宽度是变化的。随着刀齿切入和切出工件，切削宽度逐渐加大，然后又逐渐减小，因而铣削过程较为平稳。端面铣削时，切削宽度保持不变。

图5-3　铣削时切削层的参数

图5-4　螺旋齿圆柱铣刀圆周铣削时切削层的参数

3）切削层横截面积Acav

铣刀同时有几个刀齿参加切削，铣刀的总切削层横截面积应为同时参加切削的刀齿切削层横截面积之和。但是由于切削时切削厚度、切削宽度和同时工作的齿数均随时间的变化而变化，因此计算较为复杂。为了计算简便，常采用平均切削总面积这一参数，它的定义为

式中：Q——单位时间内切除材料的体积，mm3/min。

3.铣削用量的选择

对于铣削用量的选择，应当根据工件的加工精度、刀具耐用度及机床的刚性，首先选定铣削深度，其次是每齿进给量，最后确定铣削速度。下面叙述按加工精度不同来选择铣削用量的一般原则。

1）粗加工

当粗加工余量较大，精度要求不高时，应当根据工艺系统刚性及刀具耐用度来选择铣削用量。一般选取较大的背吃刀量和侧吃刀量，使一次进给尽可能多地切除毛坯余量。在刀具性能允许的条件下应以较大的每齿进给量进行铣削，以提高生产率。

2）半精加工

此时工件的加工余量一般为0.5～2 mm，并且无硬皮，加工时主要降低表面粗糙度，因此应选择较小的每齿进给量和较大的铣削速度。

3）精加工

这时加工余量很小，应当着重考虑刀具的磨损对加工精度的影响，因此宜选择较小的每齿进给量和铣刀所允许的最大铣削速度进行铣削。

表5-1、表5-2所示为铣削用量推荐值，供参考。

表5-1　粗铣每齿进给量的推荐值

表5-2　铣削速度的推荐值