本科生实验报告实验课程金属切削原理与刀具
学院名称核技术与自动化工程学院
专业名称
学生姓名
学生学号
指导教师
实验地点
实验成绩
二〇 16 年 11 月——二〇 16 年 11 月
填写说明
1、适用于本科生所有的实验报告（印制实验报告册除外）；
2、专业填写为专业全称，有专业方向的用小括号标明；
3、格式要求：
①用A4纸双面打印（封面双面打印）或在A4大小纸上用蓝黑色水笔书写。

②打印排版：正文用宋体小四号，1.5倍行距，页边距采取默认形式（上下2.54cm，左右2.54cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm）。

字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）；页码用小五号字底端居中。

③具体要求：
题目（二号黑体居中）；
摘要（“摘要”二字用小二号黑体居中，隔行书写摘要的文字部分，小4号宋体）；
关键词（隔行顶格书写“关键词”三字，提炼3-5个关键词，用分号隔开，小4号黑体)；
正文部分采用三级标题；
第1章××(小二号黑体居中，段前0.5行)
1 ×××××四号黑体×××××（段前、段后0.5行）
1.1小四号黑体（段前、段后0.5行）
参考文献（黑体小二号居中，段前0.5行），参考文献用五号宋体，参照《参考文献著录规则（GB/T 7714－2005）》。

1课程设计题目:立式铣刀的设计
2铣削的定义及应用
3课题目的
(1)、了解立式铣刀的各参量；
(2)、准确的在图中标出各参量；
(3)、熟练使用pro/e进行铣刀的三维建模。

立式铣刀的设计
一．铣刀简介
1.概念
铣刀，是用于铣削加工的、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。

铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。

2.分类
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。

按齿数分粗齿和细齿两种。

螺旋齿粗齿铣刀齿数烧，刀齿强度高，容屑空间大，适用于粗加工；细齿铣刀适用于精加工。

面铣刀：又称盘铣刀，用于立式铣床、端面铣床或龙门铣床上加工平面，端面和圆周上均有刀齿，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。

立铣刀：用于加工沟槽和台阶面等，刀齿在圆周和断面上，工作时不能怨轴向进给。

当立铣刀上有通过中心的端齿时，可轴向进给。

三面刃铣刀：用于加工各种后槽和台阶面，其两侧面和圆周上均有刀齿。

角度铣刀：用于铣削成一定角度的沟槽，有单角和双角铣刀两种。

锯片铣刀：用于加工沟槽和切断工件，其圆周上有较多的刀齿。

为了减少铣切时的摩擦，刀齿两侧有15′~1°的副偏角。

此外，还有键槽铣刀、燕尾铣刀、T形槽铣刀和各种成形铣刀等。

T形铣刀：用来铣T型槽。

3.用途
大体上分为：
（1）平头铣刀，进行粗铣，去除大量毛坯，小面积水平平面或者轮廓精铣。

（2）球头铣刀，进行曲面半精铣和精铣；小型球头铣刀可以精铣陡峭面/直壁的小倒角还有不规则轮廓面。

（3）平头铣刀带倒角，可做粗铣去除大量毛坯，还可精铣细平整面（相对于陡峭面）小倒角。

（4）成型铣刀，包括倒角刀，T型铣刀或叫鼓型刀，齿形刀，内R刀。

（5）倒角刀，倒角刀外形与倒角形状相同，分为铣圆倒角和斜倒角的铣刀。

（6）T型刀，可铣T型槽。

（7）齿形刀，铣出各种齿形，比如齿轮。

8.粗皮刀，针对铝铜合金切削设计之粗铣刀，可快速加工。

4.铣削方式
相对于工件的进给方向和铣刀的旋转方向有两种方式：
第一种是顺铣，铣刀的旋转方向和切削的进给方向是相同的，在开始切削时铣刀就咬住工件并切下最后的切屑。

第二种是逆铣，铣刀的旋转方向和切削的进给方向是相反的，铣刀在开始切削之前必须在工件上滑移一段，以切削厚度为零开始，到切削结束时切削厚度达到最大。

在三面刃铣刀、某些立铣或面铣时，切削力有不同方向。

面铣时，铣刀正好在工件的外侧，切削力的方向更应特别注意。

顺铣时，切削力将工件压向工作台，逆铣时切削力使工件离开工作台。

由于顺铣的切削效果最好，通常首选顺铣，只有当机床存在螺纹间隙问题或者有顺铣解决不了的问题时，才考虑逆铣。

在理想状况下，铣刀直径应比工件宽度大，铣刀轴心线应该始终和工件中心线稍微离开一些距离。

当刀具正对切削中心放置时，极易产生毛刺。

切削刃进入切削和退出切削时径向切削力的方向将不断变化，机床主轴就可能振动并损坏，刀片可能碎裂而加工表面将十分粗糙，铣刀稍微偏离中心，切削力方向将不再波动——铣刀将会获得一种预载荷。

我们可以把中心铣削比做在马路中心开车。

铣刀刀片每一次进入切削时，切削刃都要承受冲击载荷，载荷大小取决于切屑的横截面、工件材料和切削类型。

切入切出时，切削刃和工件之间是否能正确咬合是一个重要方向。

当铣刀轴心线完全位于工件宽度外侧时，在切入时的冲击力是由刀片最外侧的刀尖承受的，这将意味着最初的冲击载荷由刀具最敏感的部位承受。

铣刀最后也是以刀尖离开工件，也就是说刀片从开始切削到离开，切削力一直作用在最外侧的刀尖上，直到冲击力卸荷为止。

当铣刀的中心线正好位于工件边缘线上时，当切屑厚度达到最大时刀片脱离切削，在切入切出时冲击载荷达到最大。

当铣刀轴心线位于工件宽度之内时，切入时的最初冲击载荷沿切削刃由距离最敏感刀尖较远的部位承受，而且在退刀时刀片比较平稳的退出切削。

对于每一个刀片来说，当要退出切削时切削刃离开工件的方式是重要的。

接近退刀时剩余的材料可能使刀片间隙多少有所减少。

当切屑脱离工件时沿刀片前刀面将产生一个瞬时拉伸力并且在工件上常常产生毛刺。

这个拉伸力在危险情况下危及切屑刃安全。

二．设计过程
1.设计几何角度
1.1 螺旋角
螺旋角ω是螺旋切削刃展开成直线后,与铣刀轴线间的夹角.螺旋角等于刃倾角,它能使刀齿逐渐切入和切离工件,能增加实际工作前角,使切削轻快平稳;同时形成螺旋切屑,排屑容易,防止切屑堵塞现象.
1.2 前角
一般按照被加工材料来选择,ω
γcos
γ
=
tan
tan
1.3后角
圆柱形铣刀后角规定在p0平面内度量.铣削时,切削厚度
h比车削小,磨损主要发
D
生在后面上,适当的增大后角,可减少铣刀磨损.
2铣削用量
2.1 背吃刀量
铣刀在一次进给中所切掉工件表面的厚度,即工件的已加工表面和待加工表面间的垂直距离,单位为mm。

端铣时，为切削层深度；圆周铣削时，为被加工表面的宽度。

一般立铣刀粗铣时的背吃刀量以不超过铣刀半径为原则,以防背吃刀量过大而造成刀具的损坏,精铣时约为0.05~0.30mm;端铣刀粗铣时约为2~5mm,精铣时约为0.10~0.50mm.。

2.2侧吃刀量
在平行于假定工作平面并垂直于切削刃选定点的进给运动方向上测量的吃刀量。

端铣时，为被加工表面的宽度；圆周铣削时，为切削层深度。

2.3进给运动参数
在铣削过程中,工件相对于铣刀的移动速度称为进给量.有三种表示方法:
(1) 每齿进给量 铣刀每转过一个齿,工件沿进.给方向移动的距离, 单位为mm/z 。

(2) 每转进给量f 铣刀每转过一转, 工件沿进.给方向移动的位为距离, 单位为mm/r.。

(3) 每分钟进给量 铣刀每旋转1min, 工件沿进.给方向移动的位为距离, 单位为mm/ min 。

.
三种进给量的关系为: zn f fn z f ==ν
式中： n ——铣刀齿数（主轴）转速,r/min ；
z ——铣刀齿数。

2.4铣削速度
铣削速度,指铣刀旋转时的圆周线速度，单位为m/min 。

计算公式；V=πdn/1000
式中D ——铣刀直径，mm ；
N ——主轴（铣刀）转速，r/min 。

从上式可得到：主轴（铣刀）转速： N=1000V/πD
3切削层参数
3.1切削层公称厚度(切削厚度)
指相邻两个刀齿所形成的过渡表面间的垂直距离。

如上图，当切削刃转到F 点时，其切线厚度为ψsin f h z =D ,(ψ是瞬时接触角，它是刀齿所在位置与起始切入位置间的夹角。

)
3.2切削层公称宽度(切削宽度)
切削刃参与工作的长度,一般用bD 表示,直齿圆柱形铣刀的bD 等于ap;而螺旋齿圆柱形铣刀的bD 是随刀齿工作位置不同而变化的,刀齿切入工作后,bD 由零逐渐增大至最大值,然后又逐渐减少至零,因而铣削过程较为平稳.
3.3平均总切削层公称横截面积(平均总切削面积)
它是铣刀同时参与切削的各个刀齿的切削层公称横截面积之和。

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z f a a dn v a a dn v a a v Q A z e p f e p f e p c w Dav πππ====
三、三维建模过程1建模过程
2铣刀的三维图
四、ANSYS分析过程。