徐州钨钢铣刀硬度生产基地

铣刀知识

一节 铣刀概述

铣刀是用于铣削加工、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量。铣刀主要用于铣削上平面、台阶、沟槽、成形表面加工和切断工件等工艺。铣刀产品的几种常见形式如图4-1所示。

一、铣刀的分类

（一）按功能分类

1.圆柱形铣刀 用于卧式铣床上加工平面，刀齿分布在铣刀的圆周上。按齿形分为直齿和螺旋齿两种。按齿数分为疏齿和密齿两种。螺旋齿与疏齿铣刀的齿数少，刀齿强度高，容屑空间大，适用于粗加工；而密齿铣刀适用于精加工。

2.面铣刀 用于立式铣床、卧式铣床或龙门铣床上加工平面。端面和圆周上均有刀齿。面铣刀也有粗齿和细齿之分，其结构有整体式、镶齿式和可转位式三种。

3.立铣刀 用于加工沟槽和台阶面，刀齿在圆周和端面上，一般工作时不能沿轴向进给。当立铣刀上有通过中心端齿时，可轴向进给。

4.三面刃铣刀 用于加工各种沟槽和台阶面，其两侧面和圆周上均有刀齿。

5.角度铣刀 用于铣削成一定角度的沟槽，有单角铣刀和双角铣刀两种。

6.锯片铣刀 用于加工深槽和切断工件，其圆周上有较多的刀齿。为了减少铣削时的摩擦，刀齿两侧有15′~1°的副偏角。

7.模具铣刀 模具铣刀用于加工模具型腔或凸模成形表面。模具铣刀是由立铣刀演变而成的，按工作部分外形可分为圆锥形平头、圆柱形球头、圆锥形球头三种。硬质合金模具铣刀用途非常广泛，除可铣削各种模具型腔外，还可代替手用锉刀和砂轮磨头清理铸、锻、焊工件的飞边，以及对某些成形表面进行光整加工等。该铣刀可装在风动或电动工具上使用，生产率和寿命比砂轮和锉刀提高数十倍。

8.齿轮铣刀 按仿形法或无瞬心包络法工作的切齿刀具，根据形状的不同分为盘形齿轮铣刀和指形齿轮铣刀两钟。

9.螺纹铣刀 通过三轴或三轴以上联动加工中心实现铣削螺纹的刀具。

此外，还有键槽铣刀、燕尾槽铣刀、T形槽铣刀和各种成形铣刀等。

（二）按产品结构分类

1.整体式 刀体和刀齿制成一体。

2.整体焊齿式 刀齿用硬质合金或其他耐磨刀具材料制成，并钎焊在刀体上。

3.镶齿式 刀齿用机械夹固的方法紧固在刀体上。这种可换的刀齿可以是整体刀具材料的刀头，也可以是焊接刀具材料的刀头。刀头装在刀体上刃磨的铣刀称为体内刃磨式铣刀；刀头在夹具上单独刃磨的称为体外刃磨式铣刀。

二、铣刀的几何角度

铣刀的种类、形状虽多，但都可以归纳为圆柱铣刀和面铣刀两种基本形式，每个刀齿可以看作是一把简单的车刀，所不同的是铣刀回转、刀齿较多。因此只通过对一个刀齿的分析，就可以了解整个铣刀的几何角度。以面铣刀为例来分析铣刀的几何角度。面铣刀的标注角度如图4-2所示。面铣刀的一个刀齿，相当于一把小车刀，其几何角度基本与外圆车刀相类似，所不同的是铣刀每齿基面只有一个，即以刀尖和铣刀轴线共同确定的平面为基面。因此面铣刀每个刀齿都有前角、后角、主偏角和刃倾角四个基本角度。

（1）前角γ ο：前面与基面之间的夹角，在正交平面中测量。

（2）后角α o：后面与切削平面之间的夹角，在正交平面中测量。

（3）主偏角κ r：主切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。

（4）刃倾角λ s：主切削刃与基面之间的夹角。

面铣刀在主剖面系中的有关角度如见图4-2所示，在设计、制造、刃磨时，还需要进给、背吃刀量剖面系中的有关角度，还有径向前角γ f和轴向前角γ p。

整体硬质合金立铣刀及其应用

　　如果一个用户有一把可转位刀片式铣刀和一把整体硬质合金立铣刀（以下简称“整硬铣刀”）可供选择，他通常会问一个基本的问题：哪种刀具性能更好？它们在哪些加工领域更具优势？这与其说是一个孰优孰劣的问题，不如说是一个各擅胜场的问题。我们必须了解特定类型的刀具有哪些不同的性能特点，以及为了获得良好的加工效果，应该如何合理使用它们。

　　刀片式铣刀在许多方面都与整硬铣刀大相径庭。整硬铣刀采用了与刀片铣刀不同的基体材料和涂层类型，从而使这两类铣刀表现出明显的性能差异。如果在某种特定加工中，其中一类刀具的某些性能变得更为重要，那么或许此类刀具就更适合这种加工。

　　一般来说，与传统的刀片铣刀相比，整硬铣刀的加工精度要高得多。不过，这一事实只适用于刀具在切削加工中的表现。这两种刀具可能具有相同的尺寸精度等级，但由于整体硬质合金材料的刚性远远高于安装刀片的钢制刀柄，加工时在切削力作用下不易发生挠曲变形，因此能获得更高的加工精度。

　　需要牢记的另一个重要事实是刀具的接触弧长，一种特定刀具与被加工零件接触的圆周长度，它与切削时产生的热量以及被刀具、工件和切屑吸收的热量直接相关。整硬铣刀与钢制刀柄铣刀处理切削热的特点截然不同，这也会反映在切削策略的选择上。

　　为了更地进行对比，还必须考虑刀具的直径尺寸。在直径小于10mm的小直径铣刀范畴，很少能见到刀片式铣刀的踪影，显然，整硬铣刀是当然之选。而在与之相对应的大直径铣刀领域，由于经济性的原因，整硬铣刀却并非明智的选择。直径尺寸10－25mm左右的中等规格铣刀则是多种铣刀类型交迭共存的区域（见图1）。在此范围内，被加工形状的复杂性、可达性以及加工精度要求成为选择刀具的初始依据。

图1 整硬铣刀和刀片铣刀的加工领域

整硬铣刀的基体材料

　　整硬铣刀的加工性能在很大程度上取决于所用硬质合金基体材料的类型。基体材料之所以至关重要，是因为它必须支撑刀具的切削刃，必须承受很大的切削力，而且必须防止任何形式的刀具破损。

　　为了确保铣刀具有足够的韧性，并能提供良好的动态抗力，整硬铣刀通常采用微细晶粒硬质合金作为基体材料（见图2）。这种基体具有更高的硬度和更好的刃口锋利性，同时还能保持良好的韧性。但是，与常规粒度的硬质合金基体相比，微细晶粒硬质合金的导热性（将热量从切削区带走的能力）相对较差。这就意味着，刀具切削时产生的热量往往会驻留在刀具表面。因此，整硬铣刀的切削刃必须能够承受这种切削热，并控制接触弧长，这是选择整硬铣刀时始终需要考虑的一个重要条件。

图2 硬质合金晶粒尺寸的影响和功能性

整硬铣刀的涂层和切削刃制备

　　为了提高刀具耐磨性，并将产生热量的切削区与刀具基体隔离开（切削热在基体中的积聚可能会缩段刀具寿命），整硬铣刀通常都要采用涂层。此外，由于整硬铣刀的切削刃比较锋利，因此，刀具基体与涂层之间具有恰当的附着力也至关重要（见图3）。尤其对于直径较小的整硬铣刀来说，切削刃锋利度是刀具加工性能的一项关键要素。

图3 涂层对刃口锋利度的影响

　　理想的整硬铣刀切削刃应具有尽可能高的硬度，以及可将崩刃风险降至蕞低的适当锋利度。通过合理的切削刃制备，可以部分实现这一目标。一般来说，根据要求达到的加工质量和刀具寿命水平，不同的整硬铣刀可以采用不同的切削刃制备型式、刃口形状和锋利度。

　　切削刃是刀具的前刀面和后刀面相交形成的交线，通过刃磨前刀面和后刀面，可以获得锋利的切削刃。如果直接在锋利的切削刃上沉积PVD涂层，涂层内部会产生很高的应力。由于这种高内应力的影响，涂层在切削时容易和剥落，从而缩小刀具寿命。涂层的质量和有效性取决于其在切削过程中承受和/或减小磨损率的能力。为了使涂层能更牢固地附着于切削刃上，并防止切削刃发生破损，有必要对切削刃进行强化（钝化）处理（见图4）。换句话说，为了确保加工稳定性和实现涂层功能，必须牺牲一部分刃口锋利度，而这反过来又会增加刀具寿命。

图4 锋利的切削刃（上）和经过钝化的切削刃（下）

　　甚至可以说，切削刃制备对整硬铣刀的重要性超过了基体类型和涂层技术。从逻辑上讲，这对整硬铣刀的重磨有很大的影响。刀具重磨后，如果不对其刃口重新进行钝化处理，使其***到初始状态，就无法充分发挥修复刀具的全部潜力。因此，考虑到整硬铣刀不菲的初始成本，由原来的刀具制造商及其具有资质的服务中心来从事刀具重磨业务至关重要。

整硬铣刀的加工策略

　　根据整硬铣刀的尺寸大小和几何形状，可将其划分为几个大类，并按不同的加工范围再细分为许多专门的小类。在不同的刀具应用领域，刀槽几何形状、刀尖角、前角和后角、螺旋角等设计特点都发挥着重要作用，并将各类整硬铣刀明确地区分开来。这种分类对于整硬铣刀和加工策略的选择具有指导作用。

　　那么，选择哪种加工策略好呢？这要取决于总的加工目标：你的主要目的是蕞大限度地提高生产率和零件产量，还是尽可能降低刀具成本和简化刀具种类？此外，这也取决于被加工零件及与之相关的各种要素：刀具是用于切槽，还是用于侧铣，或者两种加工兼而有之？

　　需要考虑的后（但并非不重要）一个问题是约束条件，例如：机床的潜在加工能力有多大？工件的夹持刚性如何？这些要素可能会成为限制因素，使你无法采用一些更***的加工策略，或无法使用一些更的专用整硬铣刀。

　　整硬铣刀的正确选择取决于多种因素，重要的是采用正确的加工策略。实际上，在大多数情况下，许多制约因素都无法改变：加工机床、CAM系统以及被加工零件的材料、尺寸、公差、形状等都是给定的常量。不过，在现有加工系统框架内，仍然可以通过制定正确的加工策略和采用多种方法来影响加工结果，还可以根据加工总目标，通过改变进给率、切削速度和切削深度，对切削条件进行优化调整。

　　根据选定的主攻方向和技术策略，就可以合理选择整硬铣刀。显而易见，有两种可能的选刀方式：①按加工性能选刀，即根据加工类型（如侧铣、铣槽或三维成形铣削），选择用途单一的专用型铣刀，以获得很好性能；②按使用范围选刀，即选择种类较少，但适用范围更广的通用型铣刀。无论采用何种选刀方式，用户都需要在现有整硬铣刀品种规格中进一步缩小选择范围。

专用铣刀与通用铣刀

　　目前有5种不同类型的整硬铣刀可用于各种金属材料的常规加工（见图5）。其中，地一类刀具为一代整硬铣刀，其历史可追溯到小型立铣刀主要采用高速钢制造的年代，现在已落后过时。在20世纪70年代后期，小型立铣刀的基本材质开始由高速钢转换为硬质合金，但其典型的几何特征仍然沿用高速钢立铣刀的设计，这些设计比较适合当时的加工任务。如今，此类刀具无论是售价还是性能，都处于整硬铣刀市场的低端。

粉末冶金

粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制作金属资料、复合资料以及各种类型制品的工艺技能。广义的粉末冶金制品业涵括了铁石刀具、硬质合金、磁性资料以及粉末冶金制品等。狭义的粉末冶金制品业仅指粉末冶金制品，包括粉末冶金零件(占绝大部分)、含油轴承和金属射出成型制品等。

工艺特点

1、 制品的致密度可控，如多孔资料、好密度资料等；

2、 晶粒细小、显微安排均匀、无成分偏析；

3、 近型成形，原资料利用率＞95%；

4、 少无切削，切削加工仅40~50%;

5、 资料组元可控，利于制备复合资料；

6 、制备难溶金属、陶瓷资料与核资料。

工艺基本流程

1、制粉

制粉是将原料制成粉末的进程，常用的制粉办法有氧化物还原法和机械法。

2、混料

混料是将各种所需的粉末按必定的比例混合，并使其均匀化制成坯粉的进程。分干式、半干式和湿式三种，分别用于不同要求。

3、成形

成形是将混合均匀的混料，装入压模重约束成具有必定形状、尺寸和密度的型坯的进程。成型的办法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中运用多的是模压成型。

4、烧结

烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯经过烧结使其得到所要求的终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。除普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法等特别的烧结工艺。

5、后处理

烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采纳多种方法。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也运用于粉末冶金资料烧结后的加工，获得较理想的效果。

首要运用

粉末冶金产品的运用规模非常广泛，从普通机械制作到精密仪器；从五金工具到大型机械；从电子工业到电机制作；从民用工业到军事工业；从一般技能到高技能，均能见到粉末冶金工艺的身影.

gt;gt;gt;gt;典型运用-轿车行业

轿车上很多运用了粉末冶金零部件

1.发动机部件

为了提高燃油经济性与控制排放，轿车发动机的工作条件变得愈加严格。运用粉末冶金的阀座、阀导向、VCT和链轮等，可以具备高强度、高耐磨损性和尤秀的耐热性。

进、排气门座

齿轮

2.变速器部件

将近终成形的同步器齿环与两层冲突资料和高强度资料相结合，制作了世界上地一个离合器毂。此外，经过高温烧结的办法，制作了高强度的零部件，如手柄式换挡齿轮和换挡拨叉。

轿车中粉末冶金变速器部件首要有：同步器轮毂、同步器环、泊车部件、列移位部件和控制杆等

同步器锥环

3、减振器部件

轿车、摩托车的减振器中，活塞杆及活塞导向阀等都是重要的零部件。考虑到减振器的安稳阻尼力，运用粉末冶金零件，具有高精密薄板表面，可以削减冲突，确保操作的安稳性，提高乘坐舒适性。

减震器零件

一个视频简略的介绍了传统粉末冶金全进程 从车材变粉末然后约束烧结加工终成为轿车零件，由GKN制作。

gt;gt;gt;gt;典型运用-航空航天工业

航空工业中所运用的粉末冶金资料，一类为特别功用资料，如冲突资料、减磨资料、密封资料、过滤资料等等，首要用于飞机和发动机的辅机、仪表和机载设备。另一类为高温高强结构资料，首要用于飞机发动机主机上的重要结构件。

航空刹车副-BY2-1587

航空过滤器

航空发动机用高压涡轮粉末盘（航空报图片）

gt;gt;gt;gt;典型运用-家用电器

有些家用电器资料和零件只能用粉末冶金办法来制作，如冰箱压缩机洗衣机、电风扇等中的多孔自润滑轴承；有些家用电器资料和零件用粉末冶金办法来制作质量更好、价格更低，如家用空调排风扇和吸尘器中的杂乱形状齿轮和磁体等。

家用电器粉末冶金零件

典型运用-消费电子

gt;gt;gt;gt;典型运用-电动工具

电动、电气工具零件

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