平前刀面球头铣刀的几何角度分析www.tool-tool.com

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球头铣刀已广泛应用于具有复杂几何形状的工件三维表面加工。在各种类型的球头铣刀中，具有平前刀面的球头铣刀具有结构简单、易于设计制造、便于重磨等特 点。为了研究平前刀面球头铣刀的切削性能，建立在不同切削条件下该球头铣刀的切削力、扭矩和切削功率的计算机预报模型，首先必须对该球头铣刀的几何参数进 行分析研究。本文拟对平前刀面球头铣刀的几何角度——包括刀刃参数方程、法向前角、刃倾角、主偏角等作一分析。

　　平前刀面球头铣刀可看作由圆柱体和半圆球体两部分构成，其刀刃则由球面曲线和圆柱螺旋线共同构成。

　 　OU-XUYUZU是与球头铣刀固联的刀具坐标系，ZU轴与铣刀中心线重合，坐标原点OU为半圆球的中心，在初始切削位置，XU轴为刀刃在垂直于ZU轴 的平面内的投影在原点处的切线。图中的A-A平面即为该球头铣刀的前刀面，该平面与YUOUZU坐标平面垂直且与XUOUZU坐标平面相交成gn角。引入 前刀面上的转角参数w，当圆球半径为R时，球面上任意一点的坐标可表示为

　　根据式(1)，刀刃上任一点的切线矢量和切线单位矢量0可分别表示为
　　根据式(3)，可知刀刃上该点的法剖面方程为
　　coswXu+singnsinwYu+cosgnsinwZu+D=0 (4)
　　该球头铣刀的前刀面方程为
　　-ctggnYu+ZU+R=0 (5)
　　此时，刀刃上该点的基面方程为
　　singn(1-cosw)Xu-sinwYu=0 (6)
　　将方程(4)、(5)联立，求出法剖面与铣刀前刀面的交线，并化简为单位矢量，则有
　　将方程(4)、(6)联立，求出法剖面与铣刀基面的交线，并化简为单位矢量，则有
　　刀刃上该点的法向前角为方程(7)、(8)所代表的两单位矢量间的夹角，即

　　式(9)表明，这种平前刀面球头铣刀的圆球部分刀刃上的任一点均具有相同的法向前角，其大小与平前刀面与XUOUZU坐标平面的交角相等。

　　y角为刀刃上一点在XUOUYU平面上的投影与坐标原点的连线与XU坐标轴之间的夹角，f角为刀刃上任意点的矢径到XUOUYU平面的转角，y和f可分别表示为

　　tany=Yu/Xu=singn(1-cosw)/sinw (10)
　　sinf=-Zu/R=sin2g n+cos2gncosw (11)

　　矢量是刀刃上该点通过半球顶点的大圆上的切线，即刀刃上该点的基面与切削平面的交线，化简为单位矢量后可写成

　　根据定义，刀刃上该点的刃倾角ls是0与0间的夹角，即
　　cosls0·0=sinfcosycosw+sinfsinysingnsinw+cosfcosgnsinw (13)
　　将式(10)、(11)变换后代入式(13)，整理化简后有
　　cosls=cosy (14)
　　由式(14)可知，刀刃上任一点的刃倾角ls等于y角，即
　　ls=y=arctan[singn(1-cosw)/sinw] (15)
　　根据定义，刀刃在该点处的主偏角Kr可表示为
　　Kr=(p/2)-f=(p/2)-arcsin(sin2gn+cos2gncosw) (16)

　　由以上分析可知，这种平前刀面球头铣刀的刀刃曲线方程是一个以前刀面上转角w为变量的简单参数方程；该球头铣刀球头部分的法向前角恒定不变，其大小等于前刀面倾斜角；该球头铣刀的刃倾角和主偏角也可简单表示为前刀面上转角w的函数。

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

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（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

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弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

刀具涂层技术www.tool-tool.com

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涂层技术是提升刀具性能的主要手段之一。通过涂层可以提高切削刀具抗各种磨损的能力，延长了刀具的寿命，提高了被加工零件的表面精度，也提高了切削速度和进给速度，从而提高金属切削效率。本期话题，主要讨论刀具涂层技术的最新进展情况和发展前景。

涂层刀具的应用现状及发展趋势

涂层技术是提升刀具性能的主要手段之一。通过涂层提高了切削刀具抗各种磨损的能力，延长了刀具的寿命，提高了被加工零件的表面精度，也提高了切 削速度和进给速度，从而提高了金属切削效率。今天，在切削刀具主流材料的硬质合金中，涂层硬质合金刀具占了80%，而其中CVD（化学涂层）又占了60％ ～65%，其余为PVD（物理涂层）。

在CVD涂层方面，包括TiCN、TiC、TiN、ZrCN和Al2O3等各种 化合物的多层复合涂层对改善涂层的综合性能，如结合强度、韧性、耐磨性和抗磨性及耐腐蚀性具有良好的效果。现在典型的VCDTiN（外层）+ Al2O3（中层）+TiCN（内层）多层式结构正在从涂层工艺上和涂膜的厚度上得到进一步改善。MTCVD（中温化学涂层）因有较低的工艺温度和较快的 沉积速率使得涂层与基体分界面上的脆性η相最小化，同时减少了在高温CVD涂层中常见的由高温导致的拉伸裂纹，因此，MTCVD TiCN涂层已成为CVD多层涂层中的一个主要构成，这种MTVCD已用于α- Al2O3涂层，如ISCAR的α-IC9150、α-IC9250、α-IC9350和α-IC4100等，提升了涂层与基体的结合强度和抗后面磨损、 前面磨损和抗粘附的能力。
在PVD涂层方面，也从单一的TiN或TiCN或TiAlN涂层发展到现在的复合涂层即硬涂层+软涂层。为适应更高切削 速度和干式切削的要求，涂层刀具的红硬性成为近几年PVD技术的开发热点。TiAlN的改进涂层AlTiN提高了薄膜中Al的含量（Al含量大于 50%），提升了涂层的红硬性、化学稳定性和抗氧化的性能，如ISCAR的Al-IC910（加工铸铁和钢）、Al-IC900、Al-IC930（加工 钢、不锈钢、硬钢、铸铁、高温合金等）。

现代刀具涂层发展的一个重要特征就是复合化，为了提高其综合性能，涂层材料复合、涂层层复合以及 CVD与PVD复合，如ISCAR的DT7150（K05-K25）通过MTCVD Al2O3和PVD TiAlN复合涂层，提高了材质的综合性能，用于高速加工灰铸铁和球墨铸铁。而多样化是刀具涂层发展的另一个趋势，有各种氮化物、氧化物涂层材料，还有 TiB、SN涂层、金刚石涂层、立方氮化硼涂层等等。多样化的深层次原因是专业化，即针对不同的需求采用不同的涂层，并能对涂层的组分、百分比、结构及厚 度在更大范围内加以控制和改变，以适应不同的被加工材料和不同的切削条件，从而显著地提高刀具的切削性能。如CrAlN涂层，以Cr元素替代Ti元素，具 有3200HV硬度和1100℃的氧化温度，与TiAlN相比韧性更好，更适合断续切削和难加工材料的加工；以Si元素代替Al元素的涂层可获得用于硬切 削的TiSiN，也可获得有润滑性的CrSiN，更适合用于铝、不锈钢等粘附性强的材料加工。此外，涂层材料的细微化是现代刀具涂层发展的另一个令人关注 的趋势，纳米复合涂层正在越来越多的地方得到应用。在未来，刀具涂层将是一个系统的概念，即刀具涂层必须根据不断变化的现代切削应用条件来进行系统的组 合，这是一种与传统观念中的“在刀具上涂覆一层薄膜”截然不同且复杂得多的系统工程方法，这需要我们进行系统思考。


刀具涂层进展概况

现代切削面临着不断发展的高速、高效、高精加工要求和愈来愈多的高强度、高韧性、难切削等高能级材料，加之硬加工、干切削等切削要求日新月异， 使得切削刀材料难以满足日趋复杂的综合切削性能要求。若在材料的整体性能上去满足要求，不仅在资源的利用上极不经济，同时在材料技术方面也是高难度，甚至 是难以达到的。考虑到切削过程表面作用是第一性的特点，就可通过材料表面改性技术的方法来赋予切削刀具的综合切削性能。实践表明，作为刀具材料表面改性技 术之一的化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）工艺技术，在现代切削刀具方面的应用取得了十分理想的效果。尤其是PVD，由于其工艺温度低于 CVD，不会影响刀具基材的性能，且工艺方案的变化灵活，其应用日趋广泛，已成为现代刀具制造的核心技术之一，由此可以说，现代刀具的发展成为了刀具涂层 发展的动力，并为其创造了非凡的发展空间,并几乎将发达国家所有从事涂层设备制造和涂层服务的企业都吸引到国内来，形成了群雄并起的局面。这也就是为什么 近两年来刀具涂层无论在数量上还是在技术水平上都得到快速发展的原因，并确实推动了我国涂层工艺技术和生产的发展。


当 前，单一涂层显然已无法满足现代刀具性能上的要求。高耐磨性、低摩擦系数的多元复合涂层、高韧性和抗冲击性能的多层涂和梯度涂层、具有氧化膜热障顶层和耐 热及抗热冲击的复合涂层、具有耐磨、耐热、低摩擦、高韧性等综合性能的纳米组份（颗粒）的多层涂、用于加工纤维增强复合材料的纯金刚石涂层，以及各类属专 有技术（专利）具有特殊功能的个性化涂层（如人体植入件涂层）等纷纷应运而生。另一方面，刀具涂层亦反作用于现代刀具，使现代刀具的技术水平不断跃上新的 台阶，达到了相互促进，共同发展的效果。

在涂层设备方面，高度的集成化、模块化结构和智能化的运作，不仅实现了设备的现代化；同时使工艺精细、调节自如、高稳定性和高可靠性，因而可做到涂层的精益生产和清洁（绿色）生产，这是确保现代切削刀具成为高技术性能产品的有效手段。
可以预期，我国的刀具涂层在不久的将来会步入一个快速发展期，会出现越来越多的由我国自行涂层加工的高性能涂层刀具，在不断地提高我国的切削加工技术水平，发展我国现代制造业方面，发挥越来越大的作用。

最新的刀具涂层发展

从1970年最先采用的CVD TiN/TiC/ TiCN 到1980年开始的PVD涂层技术，现代涂层技术现在已经广泛应用到刀具、模具、零部件和装饰产品上。采用涂层技术可有效提高切削刀具使用寿命，使刀具获 得优良的综合机械性能，从而大幅度提高机械加工效率。因此，涂层技术与材料、切削加工工艺一起并称为切削刀具制造领域的三大关键技术。相对现在广泛应用的 TiC、TiCN、CrN、TiAlN、TiAlCN，为满足现代机械加工对高效率、高精度、高可靠性的要求，下一代的涂层技术将向高性能涂层技术发展，其开发的最新一代的高性能涂层专门针对高 档刀具，尤其是硬质合金刀具；现代CNC机床的高精度、高速、大切削量加工刀具；干切削；高效率加工、大批量生产等场合。铣 刀和齿轮滚刀上都有很好的表现。针对钻孔刀而开发的复合涂层（TiN+DLC, TiCN+DLC，AlTiN+DLC）在原有涂层的基础上加DLC涂层（类金刚石涂层），从而得到极为光滑的表面，降低摩擦系数，从根本上解决深孔加工 中的排屑问题而导致的孔径尺寸超差现象的发生。AlTiN能降低加工扭矩50%以上，从而极大地提高刀具的性能，基于TiSi涂层材料，针对硬、难加工材料的高速切削。

高性能涂层在滚刀上的应用有含Si高性能涂层，专门 针对加工速度大于120m/min，要求高速、高效的批量生产的滚齿加工。涂层针对高速干切削；涂层针对中要求涂层。在一组加工速度为180m/min的干切削滚齿加工实验中，普通的AlTiN能生产的齿轮数为980个/把刀，而能生产的齿轮数为2000个，刀具寿命提高了1倍。

涂层厂商应该在充分了解客户的产品应用、需求、加工参数、设备状况的基础上，根据客户的实际情况提供客户化的涂层参数设计，从而最大程度地发挥涂层的性能，达到刀具的最佳寿命，增强与客户的沟通和协作，在实际的涂层服务过程中是极为重要的。


减少切削污染

各种机电产品的过早失效破坏中约有70％是由磨损和腐蚀造成的，而这两种失效方式都与材料的表面状态（物理、化学和应力状态等）密切相关。因此，提高这类材料使用性能的关键是提高其表面性能。

随着科技的发展，对材料的表面性能的要求越来越高。 近几十年来各种气相沉积技术的兴起，使表面工程技术的研究和应用都取得了突飞猛进的发展。这些技术不但实现了机械性能的要求，如耐磨、减摩和抗蚀，而且在 电磁、光学、光电子学、热学、超导和生物学等与表层有关的功能材料领域大显身手。表面工程学不仅使低廉的金属材料在性能与效益方面发挥出更大的优势，而且 已成为研制各种新型镀层和薄膜材料的重要手段，具有巨大的应用潜力。

随着机械加工工业水平的提高，对刀具提出了新的要求。除了提高使用寿命外还要求减少切削时的污染，尽可能使用干切削。在不能完全取消切削液的时候，尽量做到其中只含防锈剂而无有机物，这样可以使循环回收的成本大为降低。

切 削工具的多样性和使用时的工作状态特点决定了选择刀具镀层的不同。车削和钻孔不同，铣刀又应考虑其断续冲击的特点。早期发展的涂层以耐磨为主要着眼点，以 提高硬度为主要指标。以氮化钛为代表的此类涂层具有较高的摩擦系数(0.4～0.6)，加工时与工件之间不断摩擦将产生大量热能。为避免刀具过热发生变形 影响加工精度和延长其使用寿命，通常使用切削液。

要解决减少或免除切削液带来的问题，刀具镀层不仅应使刀具具有长寿命，且应有自润滑的功能。类金刚石涂层（DLC）的出现在对某些材料 (Al、Ti及其复合材料)的机械加工方面显示出优势，但经过多年的研究表明类金刚石涂层的内应力高、热稳定性差和与黑色金属间的触媒效应使SP3结构向 SP2转变等三种缺点，决定了它目前只能应用于加工有色金属，因而限制了它在机加工方面的进一步应用。但是近年来的研究表明，以SP2结构为主的类金刚石 涂层(也称为类石墨涂层)硬度也可达到20～40GPa，却不存在与黑色金属起触媒效应的问题，其摩擦系数很低又有很好的抗湿性，切削时可以用冷却剂也可 用于干切削，其寿命比非镀层刀有成倍的提高，加工钢铁材料不存在问题，因而引起了涂层公司、刀具厂家极大的兴趣。假以时日，这种新型的类金刚石涂层会在切 削领域得到广泛的应用。

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cnc铣床原理是什麼?www.tool-tool.com

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銑床
用銑刀對工件進行銑削加工的機床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較複雜的型面，效率較刨床高，在機械製造和修理部門得到廣泛應用。

簡史
最 早的銑床是美國人E.惠特尼於1818年創製的臥式銑床。為了銑削麻花鑽頭的螺旋槽，美國人布朗，J.R.於1862年創製了第一台萬能銑床，是為升降台 銑床的雛形。1884年前後出現了龍門銑床。20世紀20年代出現了半自動銑床，工作台利用擋塊可完成“進給-快速”或“快速-進給”的自動轉換。 1950年以後，銑床在控制系統方面發展很快，數字控制的應用大大提升了銑床的自動化程度。尤其是70年代以後，微處理機的數字控制系統和自動換刀系統在 銑床上得到應用，擴大了銑床的加工範圍，提升了加工精度與效率。

類型
銑床種類很多，一般按佈局形式和適用範圍加以區分。 升降台銑床︰有萬能式、臥式和立式等，主要用於加工中小型零件，應用最廣。 龍門銑床︰包括龍門銑鏜床 龍門銑刨床和雙柱銑床，均用於加工大型零件。 單柱銑床和單臂銑床︰前者的水準銑頭可沿立柱導軌移動，工作台作縱向進給；後者的立銑頭可沿懸臂導軌水準移動，懸臂也可沿立柱導軌調整高度。兩者均用於加 工大型零件。 工作台不升降銑床︰有 形工作台式和圓工作台式兩種，是介於升降台銑床和龍門銑床之間的一種中等規格的銑床。其垂直方向的運動由銑頭在立柱上升降來完成。 儀表銑床︰一種小型的升降台銑床，用於加工儀器儀表和其他小型零件。 工具銑床︰用於模具和工具製造，配有立銑頭、萬能角度工作台和插頭等多種附件，還可進行鑽削、鏜削和插削等加工。 其他銑床︰如鍵槽銑床、凸輪銑床、曲軸銑床、軋輥軸頸銑床和方鋼錠銑床等，是為加工相應的工件而製造的專用銑床。按控制模式，銑床又分為仿形銑床、程式控 制銑床和數字控制銑床。

銑削
用旋轉的銑刀作為刀具的切削加工。銑削一般在銑床或鏜床上進行，適於加工平面、溝槽、各種成形面(如花鍵、齒輪和螺紋)和模具的特殊形面等。銑削的特徵是︰ 銑刀各刀齒週期性地參與間斷切削； 每個刀齒在切削過程中的切削濃度是變化的。

切 削速度v(米/分)是銑刀刃的圓周速度。銑削進給量有3種表示模式︰ 每分鐘進給量vf(毫米/分)，表示工件每分鐘相對於銑刀的位移量； 每轉進給量f(毫米/轉)，表示在銑刀每轉一轉時與工件的相對位移量； 每齒進給量af(毫米/齒)，表示銑刀每轉過一個刀齒的時間內工件的相對位移量。銑削深度ap(毫米)是在平行於銑刀軸心線方向測量的銑刀與工件的接觸長 度。銑削切削弧深度ae(毫米)是垂直於銑刀軸心線方向測量的銑刀與工件接觸弧的深度。用高速鋼銑刀銑削中碳鋼的切削速度一般為20～30米/分；用硬質 合金銑刀可達60～90米/分。

銑削一般分周銑和端銑兩種模式。周銑是用刀體圓周上的刀齒銑削，其周邊刃起切削作用，銑刀的軸線平行於工件的加工表面。

周 銑和某些不對稱的端銑又有逆銑和順銑之分。凡刀刃切削方向與工件的進給運動方向相反的稱為逆銑；方向相同的稱為順銑。逆銑時，銑刀每齒的切削濃度是從零逐 漸增大，所以刀齒在開始切入時，將與切削表面發生擠壓和滑擦，這對銑刀壽命和銑削工件的表面質量都有不利影響。順銑時的情況正相反，所以順銑能提升銑刀壽 命和銑削表面質量，並能減小機床的功率消耗。但順銑時銑刀所受的切削衝擊力較大，當機床的進給傳動機構有間隙或鑄鍛毛坯有硬皮時不宜採用順銑，以免引起振 動和損壞刀具。

銑刀是一種多齒刀具，同時參與切削的切削刃總長度較長，並可使用較高的切削速度，又無空行程，故在一般情況下銑削的生產率比用單刃刀具的切削加工(如刨削、插削)為高，但銑刀的製造和刃磨較為困難。

普通銑削的加工精度不高，一般粗銑精度為IT11～10，表面粗糙度為Ra20～2.5微米；精銑精度可達IT9～7，表面粗糙度為Ra2.5～0.16微米。

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