铣刀（四）平面铣削的特点
第二节 面铣刀
一、平面铣削的特点
（一）平面铣削工艺的特点
平面铣削主要是对工件的表面进行加工，使工件的精度和质量达到加工要求。平面铣削需要考虑加工平面的大小、具体的位置以及加工表面的平整程度。此外，工件加工面的基准定位及平行度、垂直度都要考虑在内。平面铣削的加工内容是平面铣削工艺的基础。
在平面的铣削加工过程中，主要有立铣刀圆周铣和面铣刀端面铣这两种方式。在平面作业时，端面铣的效率和质量较高，所以在一般情况下，平面铣削都会使用端面铣。端面铣的特点如下：
（1）在面铣刀加工时，轴线必须垂直于加工工件的表面。铣床的主轴轴线会直接影响到加工工件平面度的好坏。
（2）端面铣时的面铣刀刀柄装夹性能好，振动幅度不大，比较稳定。
（3）端面铣工作时，刀齿的主切削刃与副切削刃同时作业，使加工工件的表面质量较好。其中，主切削刃负责切削，副切削刃起到修光的作用。
（4）端面铣能够使用质量和精度良好的合金刀片，提高效率和质量。
（二）平面铣削接触方式
切入角与切出角如图4-7所示，面铣刀的刀尖切入工件的角度（E）称为切入角（咬入角），刀尖从工件离开时的角度（DE）称为切出角（脱离角）。切入角与切出角是决定切削开始时与切削结束时的刀具所受到的冲击大小的主要因素，也关系到刀具寿命。
对有的工件而言，确定了面铣刀的直径与补正量（工件与铣刀的位置关系），切入角与切出角也就确定。如图4-8所示，左侧的面铣刀切入角EA与右侧的面铣刀切入角EB的关系是EA≥EB。
切削刃切入时的接触点。切削刃切入工件的位置不同，刀具寿命会有所变化。如图4-9所示，切削刃切入工件之前的状态。切除的剖面用STUV平行四边形来表示。
切削刃与工件的接触发生在STUV 的范围内，从S 、T、U、V中的任意一边或整个平面同时开始接触。接触的方式分类如下：
（1）点接触S 、T、U、V。
（2）线接触ST、TU、UV、VS。
（3）面接触STUV。
接触方式由面铣刀的各角度与切入角决定，9种接触方式与各角度关系式如图4-10所示。S 点接触是从刀尖最弱的部位开始接触，因此易发生破损，必须避免这种方式，最好是U点接触或V点接触。要实现这样的接触方式，需要确定面铣刀的各角度以及相对安装位置。图中R 为径向刃倾角；A为轴向刃倾角；E 为切入角；CH为切削刃余偏角。
（三）面铣刀及其平面铣削分类
面铣刀分成2大类，第一类是以钎焊方式将硬质合金刀片固定在刀齿上，然后把刀齿安装在铣刀刀体上，这称为镶齿式面铣刀；第二类就是将硬质合金刀片直接安装在铣刀刀体上，然后用螺钉等固定，这称为可转位机夹式铣刀。面铣刀有轴向前角和径向前角两个前角，根据被加工对象的材料和切削条件来选择两个前角的方向，即正、负或零。平面铣削方式一般分为以下几种：
1.普通面铣 面铣（见图4-11）是最普遍的铣削工序，可以使用许多不同刀具进行。具有45º主偏角的刀具最常用，但在某些工况下也使用圆刀片铣刀、方肩铣刀以及三面刃铣刀，如表4-7所示。
注：1. 薄壁和变形部分的面铣，针对工件和夹具的稳定性考虑主要切削力的方向，当铣削轴向刚性差的零件时，使用90°方肩铣刀，因为它将切削力的主要部分引至轴向。也可以使用轻型切削面铣刀，避免采用0.5~2mm的轴向背吃刀量，以使轴向力最小，使用疏齿刀具可使切入的切削刃数量尽可能最少。使用锋利的正前角切削刃，可以减小切削力，适用于薄壁和变形部分的面铣。
2. 使用面铣刀进行薄壁边缘铣应该将刀具放置在偏心位置，以在薄壁边缘上进行面铣工序。这样切削变得较平滑，切削力较均匀地沿薄壁传递，从而减小了振动危险，选择这些工序使用的刀具齿距，以保持总有一个刀片吃刀。使用尽量轻的刀片槽形（轻型代替中等载荷，或中等载荷代替重载）。选择较小的刀片半径和较短的平行刃带，以降低薄壁零件中的振动风险。使用低切削参数，小背吃刀量ap和低的每齿进给量fz。这些应用场合包括在大型龙门铣床、大功率铣床或加工中心上对重型锻造或热轧材料毛坯、铸件和焊接结构进行粗铣。
2.大进给铣削 对于大进给铣削（见图4-12）当使用具有小主偏角的刀具或使用圆刀片刀具时，由于薄切屑效应，可以以极高的每齿进给量（高达4mm/z）进行面铣。虽然背吃刀量被限制在2mm以内，但是极大的进给使它成为一种高生产率铣削方法，所需刀具选用如表4-8所示。
3.重载面铣 一般来说，重载面铣（见图4-13）需要去除大量的材料，同时产生高温和高切削力，面铣刀在全背吃刀量处主要切削刃承受重载，而当背吃刀量接近零时，磨蚀性氧化皮对圆角有磨损。
当使用磁性工作台夹紧工件时，产生的大量切屑通常会停留在刀具周围，因此会导致中断或部分排屑，以及切屑再切削，这些会危害刀具寿命。为了避免这种情况，要保持加工范围内没有切屑。通过增加背吃刀量防止易损刀尖与磨蚀性表皮和氧化皮摩擦，将表面接触点移动到刀片上较坚固的主切削刃。
4.不等齿距铣刀 所谓不等齿，是指有意按照不同尺寸设置面铣刀的切削刃（见图4-14）。例如6刃铣刀的等分原本应当保持60º的间距，而不等分方式则是将分割角度设置为65º、56º、59º、65º、56º、59º。之所以不等齿铣刀应用广泛，是因为在高速切削时，由于主轴高速旋转，如果刀具中存在不平衡量，它所产生的离心力将对主轴轴承、机床部件等施加周期性载荷，从而引起振动，这将对主轴轴承、刀具寿命和加工质量造成不利影响。而不等齿距立铣刀是一种新型高性能切削刀具，它能有效地抑制颤振，提高被加工表面质量。
