铣削层参数与铣削力探究

2023-07-01 理论教育版权反馈

【摘要】：端铣时，刀齿在任意位置时的切削厚度为：由于刀齿接触角由最大变为零，然后由零变为最大。端铣时，切削宽度保持不变，其值为3.平均切削总面积Ac铣刀每个刀齿的切削面积：铣刀同时有几个刀齿参加切削，切削总面积等于各个刀齿的切削面积之和。

一、铣削的切削层参数

铣削时，铣刀相邻2个刀齿在工件上形成的加工表面之间的一层金属层称为切削层，切削层剖面的形状和尺寸对铣削过程有很大的影响。如图7－16所示，切削层要素有以下几个。

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图7－16　铣削切削层要素

1.切削厚度αc

切削厚度是指相邻两个刀齿所形成的加工面间的垂直距离。由图7－16可知，铣削时切削厚度是随时变化的。

圆柱铣刀铣削时，当铣削刃转到F点时，其切削厚度为：

式中　φ——瞬时接触角，它是刀齿所在位置与起始切入位置间的夹角。

由式（7－3）可知，刀齿在起始位置H点时，φ＝0，因此ɑc＝0，为最小值。刀齿即将离开工件到A点时，φ＝δ，切削厚度达到最大值。

螺旋齿圆柱铣刀铣削时切削刃是逐渐切入和切离工件的，切削刃上各点的瞬时接触角不同，因此切削厚度也不相等，如图7－17所示。

端铣时，刀齿在任意位置时的切削厚度为：

由于刀齿接触角由最大变为零，然后由零变为最大。因此，刀齿的切削厚度在刚切入工件时为最小，然后逐渐增大，到中间位置为最大，以后又逐渐减小。故平均切削厚度应为

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图7－17　螺旋齿圆柱铣刀切削层要素

2.切削宽度αw

为主切削刃参加工作时的长度，如7－18所示，直齿圆柱铣刀的切削宽度与铣削吃刀量ɑp相等。而螺旋齿圆柱铣刀的切削宽度是变化的。随着刀齿切入切出工件，切削宽度逐渐增大，然后又逐渐减小，因而铣削过程较为平稳。

端铣时，切削宽度保持不变，其值为

3.平均切削总面积Ac

铣刀每个刀齿的切削面积：

铣刀同时有几个刀齿参加切削，切削总面积等于各个刀齿的切削面积之和。铣削时，铣削厚度是变化的，而螺旋齿圆柱铣刀的切削宽度也是变化的，并且铣削的同时工作齿数也在变化，所以铣削总面积是变化的。

二、铣削力

1.铣削合力和分力

铣削时每个工作刀齿都受到切削力，铣削合力应是各刀齿所受切削力相加。由于每个工作刀齿的切削位置和切削面积随时在变化。为便于分析，假定铣削力的合力Fr作用在某个刀齿上，并将铣削合力分解为3个互相垂直的分力，如图7－18所示。

（1）切向力Fy：在铣刀圆周切线方向上的分力，消耗功率最多，是主切削力。

（2）径向力Fx：在铣刀半径方向上的分力，一般不消耗功率，但会使刀杆弯曲变形。

（3）轴向力Fz：在铣刀轴线方向上的分力。

圆周铣削时，Fx和Fy的大小与螺旋齿圆柱铣刀的螺旋角有关；而端铣时，与面铣刀的主偏角β有关。

2.工件所受的切削力

可按铣床工作台运动方向来分解，如图7－18所示。

（1）纵向分力Fe：与纵向工作台运动方向一致的分力，它作用在铣床纵向进给机构上。

（2）横向分力Fc：与横向工作台运动方向一致的分力。

（3）垂直分力Fv：与铣床垂直进给方向一致的分力。

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图7－18　铣削力

（a）圆柱形铣刀铣削力；（b）面铣刀铣削力