1.3 铣刀选用及拆装

1.3.1 学习目标

1.了解常用铣刀结构与用途。

2.铣刀安装与拆卸。

1.3.2 相关工艺知识

1.铣刀

铣刀是多刃刀具，常用的铣刀有圆柱铣刀、端铣刀、三面刃铣刀、T 形槽铣刀、键槽铣刀、凸半圆铣刀、离合器铣刀、锯片铣刀、镗孔刀、螺旋槽刀、齿轮铣刀等，见图1-2。在铣床上也可以加工孔，加工孔的刀具有麻花钻、扩孔刀、铰刀、镗刀等。

（1）面铣刀

端铣所用刀具为面铣刀，如图1-37所示。面铣刀适用于加工平面，尤其适合加工大面积平面。面铣刀的主切削刃分布在外圆柱面或外圆锥面上，其端面上的切削刃为副切削刃。

面铣刀可以用于粗加工，也可以用于精加工。为使粗加工时能取较大的切削深度、切除较大的余量，粗加工宜选较小的铣刀直径。精加工时应该避免精加工面上的接刀痕迹，所以精加工的铣刀直径要选大些，最好能包容加工面的整个宽度。

（2）三面刃铣刀

三面刃铣刀的外圆周和两边侧面都有切削刃，如图1-38所示。三面刃铣刀可以加工台肩面、沟槽等。

（3）立铣刀

立铣刀从结构上分为整体结构立铣刀（如图1-39所示）和镶齿可转位立铣刀（如图1-40所示），镶齿可转位立铣刀又分为方肩式（如图1-40（a）所示）和长刃式（如图1-40（b）所示），其中长刃式立铣刀也称作玉米立铣刀。

立铣刀每个刀齿的主切削刃分布在圆柱面上，呈螺旋线形，其螺旋角为 30°～45°，这样有利于提高切削过程的平稳性，将冲击减到最小，并可得到光滑的切削表面。

立铣刀每个刀齿的副切削刃分布在端面上，用来加工与侧面垂直的底平面。立铣刀的主切削刃和副切削刃可以同时进行切削，也可以分别单独进行切削。

（4）成型铣刀

图1-41所示为常见的几种成型铣刀。成型铣刀一般为专用刀具，即为某个工件或某项加工内容而专门制造（刃磨）的。它适用于加工特定形状面和特形的孔、槽，常用于型模加工。

（5）麻花钻

麻花钻钻孔精度一般在IT12左右，表面粗糙度值Ra为12.5μm。麻花钻分为高速钢钻头（如图1-42（a）所示）和硬质合金钻头（如图1-42（b）所示）。按麻花钻的柄部分类，分为直柄和莫氏锥柄，直柄一般用于小直径钻头，莫氏锥柄一般用于大直径钻头。按麻花钻长度分类，分为基本型和短、长、加长、超长等类型的钻头。

（6）扩孔钻

扩孔是对已钻出、铸（锻）出或冲出的孔进行进一步加工，多采用扩孔钻（如图1-43所示）加工，也可以采用立铣刀或镗刀扩孔。扩孔钻，一般为3～4个切削刃，切削导向性好；扩孔加工余量小，一般为2～4mm；容屑槽较麻花钻小，刀体刚度好；没有横刃，切削时轴向力小。所以扩孔钻的加工质量和生产率均优于钻孔。扩孔对于预制孔的形状误差和轴线的歪斜有修正能力，其加工精度可达IT10，表面粗糙度值Ra为6.3～3.2μm。

（7）铰刀

标准机用铰刀如图1-44所示。铰刀由工作部分、颈部和柄部组成。柄部形式有直柄、锥柄和套式三种。铰刀的工作部分（即切削刃部分）又分为切削部分和校准部分。铰孔是一种对孔进行半精加工和精加工的加工方法，其加工精度一般为 IT9～IT6，表面粗糙度值 Ra 为1.6～0.4μm。但铰孔一般不能修正孔的位置误差，所以在铰孔之前，孔的位置精度应该由上一道工序保证。

铰孔是对已加工孔进行微量切削，其合理切削用量为：背吃刀量取为铰削余量（粗铰余量为0.015～0.35mm，精铰余量为0.05～0.15mm），采用低速切削（粗铰钢件为5～7m/min，精铰为 2～5m/min），进给量一般为 0.2～1.2mm/r（进给量太小会产生打滑和啃刮现象）。同时，铰孔时要合理选择冷却液，在钢材上铰孔宜选用乳化液，在铸铁件上铰孔有时用煤油。

2.铣刀刀具材料

刀具材料主要是指刀具切削部分的材料。刀具材料是影响加工表面质量、切削效率和刀具寿命的基本因素，所以必须合理选择刀具材料。生产中使用的刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方碳化硼等。常用的铣刀刀具材料有高速钢和硬质合金两种。

（1）高速钢

高速钢具有较高的硬度（热处理硬度可达 63～66HRC）和耐热性（600～650℃），切削碳钢时的切削速度一般不高于 50～60m/min；同时具有高的强度（其抗弯强度为一般硬质合金的2～3倍）和韧性，能抵抗一定的冲击振动。高速钢还具有较好的工艺性，可以制造刃形复杂的刀具，如钻头、丝锥、成型刀具、拉刀和齿轮刀具等。高速钢刀具可加工从碳钢到合金钢、从有色金属到铸铁等多种材料。

① 通用型高速钢。通用型高速钢工艺性能好，能满足通用工程材料的切削加工要求。常用通用型高速钢的种类有W18Gr4V、W6MO5GR4V2。

② 高性能高速钢。高性能高速钢是在普通型高速钢中加入钴、钒、铝等元素，以进一步提高其耐磨性和耐热性而成的。常用的高性能高速钢牌号有 W6Mo5Cr4V3（M3）、W2Mo9Cr4VCo8（M42）、W6Mo5Cr4V2Al（501）等。

（2）硬质合金

硬质合金是由硬度和熔点很高的金属碳化物（碳化钨WC、碳化钛TiC、碳化钽TaC、碳化铌NbC等）和金属粘结剂（钴Co、镍Ni、钼Mo等）以粉末冶金法烧结而成的。硬质合金的硬度高达HRA89～93，能耐850～1000oC的高温，具有良好的耐磨性，允许的切削速度比高速钢高4～10倍（切削速度可达100～300m/min以上），可加工包括淬火钢在内的多种材料，因此获得了广泛应用。但是硬质合金抗弯强度低，冲击韧性差，工艺性差，较难加工，故不易做成形状复杂的整体刀具。在实际使用中，一般将硬质合金刀片焊接或机械夹固在刀体上使用。

常用的硬质合金有钨钴类（YG类）、钨钛钴类（YT类）和通用型硬质合金（YW类）3类。

① 钨钴类硬质合金（YG 类）。YG 类硬质合金主要由碳化钨和钴组成，常用的牌号有YG3、YG6、YG8 等。YG 类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性较好，不易崩刃，适宜切削呈崩碎切屑的铸铁等脆性材料；刃磨性较好，刃口可以磨得较锋利，故切削有色金属及合金的效果也较好。由于 YG 类硬质合金的耐热性和耐磨性较差，因此一般不用于普通钢材的切削加工。

② 钨钛钴类硬质合金（YT类）。YT类硬质合金主要由碳化钨、碳化钛和钴组成，常用的牌号有 YT5、YT15、YT30 等，里面加入的碳化钛，增加了硬质合金的硬度、耐热性、抗粘接性和抗氧化能力。但由于 YT 类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性较差，故主要用于切削呈带状切屑的普通碳钢及合金钢等塑性材料。

③ 钨钛钽（铌）钴类硬质合金（YW 类）。YW 类硬质合金在普通硬质合金中加入了碳化钽或碳化铌，从而提高了硬质合金的韧性和耐热性，使其具有较好的综合切削性能。常用的牌号有 YW1、YW2 等。YW 类硬质合金主要用于加工不锈钢、耐热钢、高锰钢，也适用于加工普通碳钢和铸铁，因此被称为通用型硬质合金。

国际标准化组织（ISO 513—1975（E））规定，将切削加工用硬质合金分为三大类，分别用K、P、M表示。

K类适用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料，相当于我国的YG类硬质合金，外包装用红色标志。

P类适用于加工长切屑的黑色金属，相当我国的YT类硬质合金，外包装用蓝色标志。

M类适用于加工长、短切屑的黑色金属和有色金属，相当于我国的YW类硬质合金，外包装用黄色标志。

3.铣刀的安装

在加工之前必须把刀具装夹在铣床上，铣床主轴前端是 7∶24 的锥孔，刀具通过该锥孔定位在主轴上。锥孔内备有拉杆，通过拉杆可将刀具拉紧。

（1）直柄铣刀的安装

直柄铣刀常采用弹簧夹头装夹，如图1-45（a）所示。装夹直柄铣刀的步骤如下。

① 把弹簧夹头用棉纱擦拭干净，插入铣床主轴锥孔，用拉杆拉紧弹簧夹头，紧固拉杆螺母，将弹簧夹头固定在铣床主轴上。

② 把立铣刀用棉纱擦拭干净，插入弹簧套内，拧紧夹紧螺母，弹簧夹头径向收缩而将铣刀的直柄夹紧。

（2）锥柄铣刀的安装

锥柄铣刀的装夹步骤如下。

① 大尺寸铣刀的锥柄采用7∶24的锥度，与主轴锥孔尺寸相同，可把铣刀锥柄直接装入主轴锥孔，并用拉杆拉紧刀具。

② 小尺寸铣刀的锥柄采用莫氏锥度，与主轴锥孔尺寸不同，需要通过过渡锥套装夹刀具，即刀具安装在过渡锥套上，过渡锥套安装在主轴上，如图1-45（b）所示。

（3）端铣刀的安装

带孔的端铣刀需要通过刀杆安装在主轴上，如图1-46（a）所示。端铣刀的刀杆上有定位键，刀杆下面有锁紧螺钉，以将端铣刀锁紧固定在刀杆上，如图1-46（b）所示。

（4）带孔铣刀的安装

带孔铣刀需要采用铣床刀杆安装。卧式铣床刀杆如图1-47所示，首先将刀杆锥体一端插入主轴锥孔，用拉杆拉紧；然后通过套筒调整铣刀的合适位置，最后刀杆另一端安装在吊架上，用吊架支承，如图1-48所示。

安装带孔圆柱铣刀的步骤如下。

① 根据铣刀的孔径，选用合适的刀杆。

② 用拉紧螺杆把刀杆拉紧固定在主轴上。

③ 刀杆上先套上几个垫圈，调整铣刀位置。

④ 铣刀外边再套上几个垫圈，拧上螺母。

⑤ 装上支架，拧紧支架紧固螺母，轴承孔内加注润滑油。

⑥ 初步拧紧垫圈螺母，开车观察铣刀是否装正，装正后拧紧螺母。

1.3.3 实训项目——铣刀安装

● 圆柱带孔铣刀的安装、拆卸

● 锥柄铣刀的安装、拆卸

● 直柄铣刀的安装、拆卸

【操作步骤】

1.铣刀展示

根据图1-49说出各铣刀名称、加工范围。

（a）图，圆柱铣刀，铣削平面、垂直面、平行面。（b）图，三面刃铣刀，铣削台阶面、沟槽面。

（c）图，片铣刀，铣削窄沟槽，切断工件。

（d）图，成型齿轮铣刀，铣削齿轮，根据齿轮模数、齿数选择铣刀。

（e）图，单角铣刀，铣削单面角度，根据工件角度选择铣刀。

（f）图，双角铣刀，铣削双面角度，根据工件角度选择铣刀。

（g）图，凸形铣刀，铣削凹形面。h图，凹形铣刀，铣削凸形面。

（i）图，端铣刀，铣削平面。

（j）图，键槽铣刀，铣削键槽。

（k）图，立铣刀，铣削沟槽、台阶面。

（l）图，燕尾槽铣刀，铣削燕尾槽。

（m）图，T形槽铣刀，铣削T形槽。

2.圆柱带孔铣刀的安装、拆卸

圆柱带孔铣刀（图1-50（a））和三面刃铣刀（图1-50（b））安装在卧式铣床上。

（1）圆柱带孔铣刀的装夹

带孔铣刀在卧式铣床上安装的操作步骤如下。

① 将床头的主轴安装孔用棉纱擦拭干净，按照刀具孔的直径选择标准刀杆。铣刀杆常用的标准尺寸有φ32mm、φ27mm、φ22mm。把刀杆推入主轴孔内。右手将铣刀杆的锥柄装入主轴孔，此时铣刀杆上的对称凹槽应对准床体上的凸键，左手转动主轴孔的拉紧螺杆（简称拉杆），使其前端的螺纹部分旋入铣刀杆的螺纹孔。用扳手旋紧拉杆（提示：用扳手紧固拉杆时必须把主轴转速放在空挡位并夹紧主轴），如图1-51所示。

② 将刀杆口、刀孔、刀垫等擦拭干净，根据工件的位置选择合适尺寸的刀垫，推入刀杆，放好刀垫、刀具，旋紧刀杆螺母，如图1-52所示。铣刀的切削刃应和主轴旋转方向一致，在安装圆盘铣刀时，如锯片铣刀等，由于铣削力比较小，所以一般在铣刀与刀轴之间不安装键。此时应使螺母旋紧的方向与铣刀旋转方向相反，否则当铣刀在切削时，将由于铣削力的作用而使螺母松开，导致铣刀松动。另外，若在靠近螺母的一个垫圈内安装一个键，则可避免螺母松动和拆卸刀具时螺母不易拧开的现象。

③ 将铣床横梁调整到对应的位置。双手握住挂架，将其挂在铣床横梁导轨上，如图1-53所示。

④ 旋紧刀轴的螺母，把铣刀固定。需注意的是，必须把挂架装上以后，才能旋紧此螺母，以防把刀轴扳弯。用扳手旋紧挂架左侧螺母，再把刀杆螺母用扳手旋紧。把注油孔调整到过油的位置。在旋紧螺母时要把主轴开关放在空位挡，并把主轴夹紧开关置于夹紧位置，夹紧主轴（注意：手部不要碰到铣床横梁，避免手部碰伤），向内搬动扳手，如图1-54所示。

（2）圆柱带孔铣刀的拆卸

圆柱带孔铣刀和圆盘形铣刀的拆卸，基本按照安装过程反向操作。

① 松开铣刀。首先松开夹紧螺母，在旋松螺母时要把主轴开关放在空位挡，并把主轴夹紧开关放在夹紧位置（注意：手部不要碰到铣床横梁，避免手部碰伤），逆时针旋松螺母。

② 松开挂架。逆时针旋松挂架螺母，移出挂架。

③ 拆卸铣刀。将夹紧铣刀螺母旋下，移出铣刀刀垫，卸下铣刀。

④ 将移出铣刀刀垫安装回刀杆，旋上螺母。

⑤ 拆卸铣刀刀杆。松开拉杆螺母，轻击拉杆使铣刀刀杆松动，旋下拉杆，移出铣刀刀杆。

⑥ 将横梁移回原位。

3.锥柄铣刀的安装、拆卸

锥柄铣刀（如图1-55所示）安装在立式铣床上。

（1）锥柄铣刀的装夹

锥柄铣刀分为7∶24锥度的锥柄面铣刀和莫氏锥度的锥柄立铣刀两种，见图1-55。

① 具有 7∶24 锥度锥柄的铣刀（图1-55（a）），由于铣床主轴锥孔的锥度与铣刀柄部的锥度相同，所以只要把铣刀锥柄和主轴锥孔擦拭干净后，把立铣刀直接装在主轴上，用拉杆把铣刀紧固即可。

② 对于莫氏锥度的锥柄铣刀（图1-55（b）），铣床主轴的锥孔与立铣刀的锥度不同，需要采用中间套过渡。中间套的内孔是莫氏锥度（或采用弹簧夹头），其外圆锥柄锥度为 7∶24，即中间套的锥孔与铣刀锥柄同号，而其外圆与机床主轴锥孔相同。所以通过中间套的过渡，就可以把铣刀安装在铣床主轴上，如图1-56所示。

（2）锥柄铣刀的拆卸

将上述锥柄铣刀的安装步骤进行反向操作，即可把锥柄铣刀拆卸下来。

① 旋松拉杆螺母，用手锤由上往下轻击拉杆，使铣刀或夹套松动。

② 用棉纱垫在夹套端面或铣刀上，以防铣刀刀刃划伤手。取下拉杆，拿下铣刀或夹套。

③ 卸下铣刀。用两块平行垫块垫住夹套端面，用手锤由上往下轻击，使铣刀松动，取下铣刀。或把拉杆旋上（拉杆使铣刀松动），然后旋松拉杆螺母使其脱离铣刀，取下铣刀。

4.直柄铣刀的安装、拆卸

直柄铣刀（如图1-55（a）所示）安装在立式铣床上。

（1）直柄铣刀的安装

在立式铣床上采用弹簧夹头装夹直柄铣刀，如图1-57（b）所示。弹簧夹头的种类很多，结构大同小异，一般根据机床的型号选用。铣刀直柄放在弹簧夹头孔中，旋紧弹簧夹头螺母即可夹紧刀具。操作步骤如下。

① 根据直柄铣刀柄部的外圆尺寸选择一个弹簧夹头，其弹簧套的内孔尺寸与直柄铣刀柄部直径尺寸相同。

② 用棉纱擦拭干净直柄铣刀柄部和弹簧套接触面。将直柄铣刀刀柄放在弹簧夹头孔中，把弹簧夹头的夹紧螺母旋紧。

③ 开动铣床，检查铣刀的径向跳动是否符合要求。若跳动太大，则应拆下重新安装，并检查出造成跳动过大的原因。

（2）直柄铣刀的拆卸

① 用夹头板手松开夹紧螺母，用棉纱包住铣刀，用手将铣刀拔出即可。

② 如果要换夹不同柄部尺寸的直柄铣刀，则需把夹头的弹簧套取出，更换弹簧套的尺寸规格，否则卸下直柄铣刀后不用取出弹簧套。