Milling铣削山特维克重要刀具参数..ppt

1,山特维克可乐满大中华区效率中心,金属切削基础及刀具应用-铣削原理,2,面铣方肩铣槽铣坡走铣螺旋插补铣车铣背铣,不同的应用,3,铣削工序概述,4,面铣刀(50以上),三面刃铣刀,立铣刀(50以下),铣削原理-铣刀分类,5,铣削原理-铣刀分类,6,工件材料不同切削力不同非等齿距用于消振铣刀代号的最后一个字母,铣削原理-铣刀分类,7,选择铣削时的刀具齿距,疏齿距（-L）,密齿距（-M）,超密齿（-H）,首选操作稳定性刀具齿距,低,高,L,M,H,轻型铣削(-L),中等铣削(-M),重载铣削(-H),良好工况,正常工况,恶劣工况,切削工况/牌号,耐磨性,韧性,8,齿距选择,疏齿距（-L）用于切削刀小,悬伸较长的情况,密齿距（-M）大多数都能用,超密齿（-H）(用于工况较好,机床刚性好的情况),首选操作稳定性,低,高,L,M,H,9,疏齿距（-L）,减少刀片数量稳定性不佳大悬伸小机床/功率有限深的全槽铣不等距,疏齿距（-L）,L,10,铣刀齿距的选择(不等距刀片,可以改变振动频率,从而减少共振,进而减少振动.),11,密齿距（-M）,通用适合混合加工中小型机床通常为首选,密齿距（-M）,M,12,超密齿（-H）,为获得最大的生产效率而使用更多数量的刀片稳定工况短切屑材料(如铸铁)耐热合金,超密齿（-H）,H,13,铣削的定义,n=主轴转速，rpm（每分钟转速）vc=切削速度，(m/min)ve=有效切削速度，(m/min)Dc=刀具直径，(mm)De=Dc ap=切削直径，(mm)(根据切深),Click on picture above,点击上图,14,铣削的定义,点击上图,vf=fz x zc x n,fz=每齿进给(mm/tooth)vf=工作台进给，(mm/min)zn=刀具齿数，(pcs)zc=有效齿数，(pcs)（切削宽度）fn=每转进给，(mm/rev)(fz x zc)n=主轴转速，(rpm),15,铣削的定义,ae=径向切深，(mm)（切削宽度）ap=轴向切深，(mm),点击上图,16,铣削理论功率消耗 Pc(kW)的计算,ap=轴向切深，(mm)ae=径向切深，(mm)（切削宽度）vf=工作台进给，(mm/min)kc=特定切削力，(N/mm2)Pc=净功率(kW),Pc=,ap ae vf kc,60 106,点击返回机床功率扭矩页面,17,铣削原理 铣削公式,18,已知需要计算vc=225 m/minn(rpm)fz=0.21mm vf(mm/min)zn=5Dc=125 mmap=4 mmae=85 mm,计算切削参数面铣示例,CoroKey 2006 Products/Milling theory,85,4,19,225 x 1000 3.14 x 125=575 rpm,计算切削参数由切削速度计算转速,已知 vc=225 m/min,CoroKey 2006 Products/Milling theory,vc x 1000 x Dc,n=,n=,20,已知需要计算vc=225 m/min575 rpmfz=0.21 mmvf(mm/min)zn=5Dc=125 mmap=4 mmae=85 mm,计算切削参数,CoroKey 2006 Products/Milling theory,21,计算切削参数,fz(齿进给),需要计算已知,vc(切削速度),vf(工作台进给),n(rpm),CoroKey 2006 Products/Milling theory,22,vf=n x fz x zn vf=575 x 0.21 x 5,计算切削参数工作台进给,=600 m/min,CoroKey 2006 Products/Milling theory,23,计算切削参数,已知计算vc=225 m/min574 rpmfz=0.21 mm600 m/minzc=5Dc=125 mmap=4 mmae=85 mm,CoroKey 2006 Products/Milling theory,24,面铣刀直径80mm,6个刀片刃口，若刀片的切削速度为150m/min,问主轴的转速是多少？如果每齿进刀量为fz=0.2mm/z,问机床的工作台进刀量是多少？,600 rpm720 mm/min,铣削原理 铣削计算,25,铣削原理 顺铣逆铣,工件,26,顺铣或逆铣,在进行顺铣时，刀片从最大切屑厚度处开始切削。,在进行逆铣时，切屑厚度开始为零，然后逐渐增加。,点击上图,27,+加工硬化小+粗加工中降低刃口磨损+更长的刀具寿命+高速加工的唯一选择不适合在工件装夹刚性不好的条件,+压应力,拉应力,加工硬化 滑动摩擦,顺铣,逆铣,更高的径向力影响主轴轴承 刀具偏斜 产生更高的切削热+丝杠有间隙时，逆铣消除丝扛间隙，从而减小窜动+在侧壁精加工时更好的直线度和尺寸公差,F,F,n,n,vf,vf,铣削原理 顺铣-逆铣,28,顺铣或逆铣？,刀片寿命？排屑？工况？振动？,29,刀具直径和位置,刀具的直径应比切削宽度大20%-50%2/3 准则(即 160 mm 刀具)切削进入2/3(100 mm)切削退出1/3(50 mm)通过使铣刀移动偏离中央，就会得到恒定的和有利的切削力方向。(通俗的理解，使刀片从厚吃刀点切入，从薄吃刀点切出，如后页),30,铣削原理 铣屑厚度,31,刀具进入和退出时需考虑的要点,刀具的中心线完全位于工件宽度之外。,刀具的中心线与工件边缘处于同一条直线。（最差，最不好）,刀具的中心线完全位于工件宽度之内。,点击上图,1.,3.,2.,32,铣削原理 铣屑厚度,切屑宽度与进给值,33,铣削原理 铣屑厚度,主偏角与切屑厚度,34,切削力和主偏角,90主偏角,45主偏角,圆刀片刀具,薄壁零件装夹较差的零件要求准确的90度形状,普通工序的首选降低了大悬伸切削时的振动减小切屑厚度提高生产效率,可多次转位的最坚韧切削刃通用刀具切屑很薄，最适于耐热合金加工,35,90主偏角的作用 轴向与径向切削力,薄壁零件轴向装夹较差的零件方肩铣刀hex=fz(如果ae 50%x Dc),36,45主偏角的作用轴向与径向切削力,普通工序的首选降低了大悬伸切削时的振动减小切屑厚度提高生产效率fz=1.41 x hex(主偏角的补偿值),37,圆形刀片的主偏角的作用 轴向与径向切削力,可多次转位的最坚韧切削刃通用刀具切屑很薄，最适于耐热合金加工hex=取决于 ap,随切深不同，圆刀片的主偏角和切屑负载均会有所变化,最大 ap,38,切削力的改善,39,切削力的改善,40,面铣 方肩铣,41,通用面铣刀的选择应用概览,用于恶劣工况下的圆刀片面铣刀,带45度主偏角的通用型面铣刀,用于轻型面铣工序的面铣和方肩铣刀,42,用于面铣的刀具的定位,43,方肩铣刀的选择应用概览,用于重载切削的面铣和方肩铣刀,用于轻型方肩铣削工序的面铣和方肩铣刀,用于方铣削工序的三面刃铣刀,44,用于方肩铣的刀具的定位,45,选择铣削时的刀具刀片,疏齿距（-L）,密齿距（-M）,超密齿（-H）,首选操作稳定性刀具齿距,低,高,L,M,H,轻型铣削(-L),中等铣削(-M),重载铣削(-H),良好工况,正常工况,恶劣工况,切削工况/牌号,耐磨性,韧性,46,应用类型 铣削,ap 切削深度，mm,L,M,H,重载铣削用于最大金属去除率和/或恶劣工况下的工序。大切深和进给率。要求最高切削刃安全性的工序。,中等铣削适用大多数铣削应用场合通用性很高。半粗加工至轻型粗加工。中等切削深度和进给率。,轻型铣削小切削深度和低进给率时的工序。要求低切削力的工序。,fz 进给,mm/齿,47,铣刀片槽型和刃口处理,轻型铣削,中等铣削,重载铣削,48,选择刀片槽形,大的正前角轻切削低切削力低进给率,通用槽形中等进给率中等至轻型粗加工,增强的切削刃重载切削最高切削刃安全性高进给率,轻型铣削(-L),中等铣削(-M),重载铣削(-H),49,选择刀片牌号,切削深度小于等于ap的25%悬伸小于两倍的刀具直径连续切削干或湿切削,切削深度大于等于ap的50%悬伸等于三倍的刀具直径间断切削干或湿切削,切削深度大于等于ap的50%悬伸大于三倍的刀具直径间断切削干或湿切削,良好工况,正常工况,恶劣工况,50,可乐满刀片槽形,51,可乐满刀片槽形,52,铣削时可获得良好的表面质量,使用wiper（修光刃）刀片，可获得更高的生产效率和更好的表面光洁度将进给率限制到平行刃带的60%正确的安装wiper（修光刃）刀片设定的wiper（修光刃）刀片低于其它刀片,r,8.2,0.05 mm,表面光洁度,标准刀片,一个wiper（修光刃）刀片,进给 fn,bs2,bs1,fn1=0.8 x bs1 fn1=0.8 x bs1,8.2,53,CoroMill 价值淬硬钢制造,CoroMill刀体在刀片槽加工完以后，不再做任何热处理（即火后加工）改进的刀体公差轴向 5-20m径向 20-40m保证所有齿的切屑厚度的同样厚度:-一致性长的刀具寿命高的进给能力好的加工表面质量,54,CoroMill 价值刀片安装一致性,55,铣削中如何达到更高的表面质量,用修光刃来提高加工效率和精加工表面质量（修光刃是一段R800的圆弧，不是直线）使进给小于刀片平行锻的60正确的安装修光刃刀片使修光刃刀片比其他刀片低,CoroKey 2006 Products/Milling theory,r,bs,8.2,0.05,56,韧性,耐磨性,如何选择刀片槽形和牌号根据应用场合的不同选择相应的槽形和牌号,创建一个牌号表,耐磨性,良好,一般,恶劣,正常,良好,困难,57,根据工件材料类型和应用类型选择槽形和牌号。,适合ISO P、M和K的专用牌号专用牌号使刀具磨损降至最低,GC4200,GC2000,GC3200,58,铣刀片槽型和刃口处理,59,铣削 走刀路线,60,铣削 走刀路线,61,z n rpmvc m/minfz mmvf mm/minap/ae mm加工时间:,材 料:淬硬工具钢”ORVAR Supreme”HRC 54机 床:Matsura RA,3 axis,max rpm 15 000,7,5 kW,MAS BT40,49541500,27631/80%varying37 30,刀具:R200-038Q22-12M可乐满Capto刀柄刀片:RCHT 1204M0 CB50,铣削原理 走刀路线,62,线性坡走,螺旋插补,预钻下刀点,喙钻下刀点,频繁换刀 铁屑二次切削,二次切削 刀具寿命,+,+,铣削原理 走刀路线,63,铣削原理 走刀路线,64,影响铣削加工的因素,零件毛坯的状态 机床的刚性功率 刀具的结构 刀片材质 冷却等等.,65,影响铣削加工的因素-零件毛坯的状态,66,铣削 切削液,干切削？水冷？风冷？,67,机床的功率和扭矩,扭矩,功率,主轴转速,铣削计算公式点击去幻灯片7,68,ISO-P 钢铣削：牌号准则 面铣,最大切屑去除率的条件提高了耐磨性PD性能。高vc和fz,刃线/整体韧性,刃线韧性低vc和fz,一般工况下的首选,恶劣工况下的可预测性选择。大Dc,刃线安全性，具有较低的切削参数。粘性材料。低碳钢。磨料磨损。积屑瘤。大Dc,干湿应用,优化了干切削应用,干湿应用,CoroPak 07.2培训 热门领域 新一代刀片GC4220/技术信息/技术特性/益处,69,ISO-P 钢铣削：牌号准则 立铣,当抗月牙洼磨损和抗塑性变形是关键时，可获得最高的切屑去除率,优化了干切削应用,高效率选择，大接触长度和高切削参数 优化了干切削应用,良好至一般工况与高切削参数的首选 干湿应用,良好至恶劣工况与高切削参数的首选 干湿应用,CoroPak 07.2培训 热门领域 新一代刀片GC4220/技术信息/技术特性/益处,70,GC4020/K20W,NCI,Wet&dry,GCI wet,GC3220,ISO K 铣削刀片材质应用所有铣削材质,韧性,耐磨性,Grey cast iron dry,Roughing/Semifinishing,CoroPak 06.2 Training GC3220&GC1020/Application area,GC1020,71,新一代铣削刀片应用区域,产品定位GC1020 适合各种铸铁材料的铣削的完美表现，成为铸铁铣削刀片的标杆。GC3220 无论机床状况还是工况的稳定性如何，灰口铸铁干式铣削的首选,CoroPak 06.2 Training GC3220&GC1020/Application area,72,当出现月牙洼磨损时，选择牌号,当出现裂纹/碎屑时，选择牌号,牌号准则面铣,CoroPak 07.2培训 热门领域 新一代刀片GC4220/技术信息/产品用途,73,当出现月牙洼磨损时，选择牌号,当出现碎屑时，选择牌号,牌号准则立铣,CoroPak 07.2培训 热门领域 新一代刀片GC4220/技术信息/产品用途,74,请思考,ae,75,切削参数 接触长度与切削速度,小接触长度 更长的时间冷却,长接触长度 短的时间冷却,CoroKey 2006 Products/Milling theory,76,决定了切屑的厚度能够计算出是否是重载切削用来表现最大切屑厚度和齿进给之间的关系公式,工作台进给的优化,vf=k1 x zn x n x fz,k1=依据Dc/ae来确定Vf的一个参数,CoroKey 2006 Products/Milling theory,77,计算切削参数,需要计算 已知,vc(切削速度),n(rpm),CoroKey 2006 Products/Milling theory,78,决定了切屑的厚度能够计算出是否是重载切削用来表现最大切屑厚度和齿进给之间的关系公式,工作台进给,vf的优化,vf=k1 x zn x n x fz,k1=依据Dc/ae来确定Vf的一个参数,CoroKey 2006 Products/Milling theory,79,铣削振动的三种情况,80,机夹刀片车镗刀与铣刀的切削振动条件,81,机夹刀片车镗刀与铣刀的切削振动条件,82,从四个方面考虑减振：,降低切削力；应对系统刚性差；提高刀具系统的刚性；刀具减振。,83,振动不严重时，用调整切削参数的方法,调整切削参数只对切削振动不严重的刀具可能有效。一般的调整方法如下：降低或提高刀具及工件的回转速度；减小切深并提高刀具每转或者铣刀每齿走刀量；内螺纹的车削产生振动，可将完成螺纹车削的进刀步骤减少1至2刀。,84,1、降低切削力使用锋利的刀片。,非涂层刀片通常比涂层刀片要锋利即便是涂层刀片，物理涂层（PVD）也比化学涂层（CVD或MTCVD）的刃口更锋利判断刃口的锋利度可以从它在指甲盖上是否划出成形的屑来判断,刃口的钝化半径通常在35u到75u之间,85,2、降低切削力 使用正前角和大后角的刀片配以轻快的断屑槽。,这样的刀片在镗削或铣削中的切削楔入角最小，切削当然轻快。在车削与镗削中，7度和11度后角是最常见的刀片，刀片为螺钉夹持的最多；在20mm以下的孔镗削中，即便不存在振动问题，也通常选择11度后角的刀片，例如山特维克可乐满的TPMT,DPMT,VCEX的刀片（V型刀片后角为7度或11度）。后角以7或11度后角刀片为主要推荐，因为它们是ISO标准刀片，不同厂家的刀片可以互换；车刀片适用于镗削加工，现代机夹车刀片按照粗精加工分为不同的断屑槽槽型，比如像可乐满刀片槽型PF,KM,MF,KR等，其中的第二位表示刀片适合的加工，F表示Finishing为精加工，这是适合做减振镗削的刀片，当然刀片应该配以刃口耐冲击的材质才可以，比如PF-4225,PF-4035,WK-4225等等。,86,3、降低切削力切深一定时，使用小的刀尖圆弧半径。,比如刀片的刀尖角为0.8mm不变时，随着刀片切深的增加，细长的镗刀或铣刀杆振动倾向在切深ap和刀尖圆弧半径（r=0.8mm)相等时最大，当切深ap大于刀尖半径r后，刀杆的振动反而被抑制；图中的R代表镗杆的弹变，可以看出当切深ap与等于刀尖圆弧半径时弹变最大，而且随着切深增加弹变不会再增加反而开始减小，因为径向切削力FCN在ap=r时最大，ap再增加只会增加轴向抗力，而轴向抗力不是细长刀杆产生振动弹变的原因，反过来还会使刀杆保持稳定。,87,4、如何应对系统刚性差细长杆的铣刀，圆刀片铣刀最有利于消振。,铣刀与镗刀相反，主偏角越接近90度径向切削力越大，刀杆振动越大。所以在模具深孔型腔的面铣削加工中通常选用45度主偏角铣刀，如果切深小于1mm常采用圆刀片铣刀或者球刀。,R200铣刀直径80mm，刀片直径16mm，PM槽型，4030刀片材质，切深2mm，每齿走刀0.3mm,铣宽60mm，铣削速度180m/min铣削，HB220的45钢，无任何振动。,88,5、如何应对系统刚性差细长杆立铣刀铣削深型腔时，采用插铣。,插铣就是刀具象钻头一样轴向进刀。当铣削深的型腔时，通常长杆的悬伸大于3倍的刀杆直径，我们推荐使用轴向进刀的插铣方法。立铣刀刀片刃口有一定的径向切削刃，刀具供应商能提供此刀具在插铣时的最大吃刀宽度。,89,6、减振方法面铣刀采用疏齿不等距铣刀来减小铣削振动。,“齿”指刀片。同样直径的面铣刀比如100毫米，那么5个刀片的刀盘肯定比10个刀片的铣刀产生的铣削力小50%。其实5个刀片的100毫米刀盘相对于10个刀片的刀盘既为疏齿刀盘，如果刀片之间的间隔是不等的即为疏齿不等距铣刀，这种面铣刀不仅切削力小而且是没有固定频率去刺激工艺系统发生共振。还可以通过拆除现有刀盘上的刀片数目来实现疏齿铣削，但是要注意不能只摘除其中的某一两个刀片，这样的结果会使其相隔刀片因每齿走刀量翻倍而造成刃口崩碎。正确的拆除办法是拆掉一半的刀片，所以在购买面铣刀时尽量避免奇数齿刀盘。,90,7、如何应对系统刚性差薄壁工件的铣削用90度主偏角的刀具。,薄壁工件铣削发生振动的原因完全来自于工件，这种工件一般是箱式或者碗式零件。国外处理这类零件的铣削加工是：改善工件夹持。如：增加合适的辅助支撑点，在夹具和机床工作台面之间加装一层木板，用粗大的橡皮条或者弹簧勒在壳体的外面，在箱体内部充满湿沙子等等，奇思妙想不一而足。在铣削薄腹板时，推荐使用90度面铣刀以减小对腹板的轴向切削力。90的主偏角铣刀比如CoroMill390刀体，配以轻快的切削刃口刀片和正前角槽型的刀片，切削力最为轻快。,91,8、如何应对系统刚性差铣削力的方向与工件的夹持力方向一致。,合理安排走刀的工艺路线对于铣削加工非常重要。铣削有顺铣和逆铣之分，传统的铣削理论将逆铣有利于减少铣削振动，其实是指有利于抑制丝杠的间隙产生的振动。如今的铣削设备大都安装了滚珠甚至滚柱丝杠，所以逆铣消振的意义不大。无论是顺铣还是逆铣只要铣削力的方向与工件的夹持方向一致就有利于消除弯板类零件的振动。,92,3、提高刀具系统的刚性提高刀杆的静态刚性。,最为简单明了的做法是加大刀杆的直径，将外伸刀杆的悬伸做到最短如果镗刀的刀尖产生160公斤的切削力，直径32毫米的镗刀杆悬伸320毫米时产生的刀杆前端弹变为1.6毫米，是同样这根刀杆悬伸128毫米时产生弹变的16倍！如果镗刀的刀尖产生160公斤的切削力，直径32毫米的镗刀杆悬伸320毫米时产生的刀杆前端弹变为1.6毫米，若把直径增粗到40毫米则端部弹变减小到0.64毫米！,93,机夹刀片车镗刀与铣刀的切削振动条件,94,切削不锈钢时如何选择切削用量 切削用量对加工不锈钢时的加工硬化、切削力、切削热等有很大影响，特别是对刀具耐用度的影响较大。选择的切削用量合理与否，将直接影响切削效果。一、切削速度Vc加工不锈钢时切削速度稍微提高一点，切削温度就会高出许多，刀具磨损加剧，耐用度则大幅度下降。为了保证合理的刀具耐用度，就要降低切削速度，一般按车削普通碳钢的4060选取。镗孔和切断时，由于刀具刚性、散热条件、冷却润滑效果及排屑情况都比车外圆差，切削速度还要适当降低。不同种类的不锈钢的切削加工性各不相同，切削速度也需相应调整。一般1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢的切削速度校正系数Kv为1.0，硬度在HRC28以下的2cr13等马氏体不锈钢的Kv为1.31.5，硬度为HRC2835的2Cr13等马氏体不锈钢的Kv为0.91.1，硬度在HRC35以上的2Cr13等马氏体不锈钢的Kv为0.70.8，耐浓硝酸不锈钢的Kv为0.60.7。二、切削深度p粗加工时余量较大，应选用较大的切深，可减少走刀次数，同时可避免刀尖与毛坯表皮接触，减轻刀具磨损。但加大切深应注意不要因切削力过大而引起振动，可选p=25mm。精加工时可选较小的切削深度，还要避开硬化层，一般采用p=0.20.5mm。三、进给量f进给量的增大不仅受到机床动力的限制，而且切削残留高度和积屑瘤高度都随进给量的增加而加大，因此进给量不能过大。为提高加工表面质量，精加工时应采用较小的进给量。同时，应注意f不得小于0.1mm/r，避免微量进给，以免在加工硬化区进行切削，并且应注意切削刃不要在切削表面停留。,95,检查机床功率和刚度，以保证所用的铣刀直径能够在机床使用刀具的悬伸尽可能短；铣刀的齿数适中，以确保在加工时没有太多的刀片同时和工件啮合而引起振动。铣削狭窄工件或型腔时要有足够的刀片和工件啮合；合适的每齿进给量，以便在切屑足够厚时获得好的切削效果从而减少刀具磨损。采用正前角槽型刀片，从而获得平稳的切削效果以及最低的功率；适合于工件宽度的铣刀直径；正确的主偏角（45度适合于一般铣削）；合适的铣刀位置；仅在必要时用切削液，干铣通常刀具寿命会更好。,铣削原理 总结,96,