2.3 铣削加工
在铣床上用铣刀对工件进行切削加工的方法叫铣削，主要用于加工平面、斜面、垂直面、各种沟槽及成形表面。图2-40所示为铣削加工常用的加工方法。
图2-40 铣削加工方法
图2-40 铣削加工方法（续）
铣削（milling）是平面加工的主要方法之一。铣削可以分为粗铣和精铣，对有色金属还可以采用高速铣削，以进一步提高加工质量。铣平面的尺寸公差等级一般可达IT9～IT7级，表面粗糙度Ra值为6.3～1.6μm，直线度可达0.12～0.08mm/m。铣平面时，铣刀的旋转运动是主运动，工件随工作台的直线运动是进给运动。
2.3.1 铣刀
铣刀实质上是一种由几把单刃刀具组成的多刃刀具，它的刀齿分布在圆柱铣刀的外回转表面或端铣刀的端面上。常用的铣刀刀齿材料有高速钢和硬质合金两种。铣刀的分类方法很多，根据铣刀安装方法的不同，铣刀可分为带孔铣刀和带柄铣刀两大类。
1．带孔铣刀
带孔铣刀如图2-41所示，多用于卧式铣床。
图2-41 带孔铣刀
圆柱铣刀（见图2-41（a））主要用其周刃铣削中小型平面。按刀齿分布在刀体圆柱表面上的形式可分为直齿和螺旋齿圆柱铣刀两种。螺旋齿铣刀又分为粗加工用的粗齿铣刀（8～10个刀齿）和精加工用的细齿铣刀（12个刀齿以上）。螺旋齿铣刀同时参加切削的刀齿数较多，工作较平稳，生产中使用较多。
三面刃铣刀（见图2-41（b））用于铣削小台阶面、直槽和四方或六方螺钉小侧面。
锯片铣刀（见图2-41（c））用于铣削窄缝或切断，其宽度比圆盘铣刀的宽度小。
盘状模数铣刀（见图2-41（d））属于成形铣刀，用于铣削齿轮的齿形槽。
角度铣刀（见图2-41（e）,（f））属于成形铣刀，具有各种不同的角度，用于加工各种角度槽和斜面。
半圆弧铣刀（见图2-41（g）,（h））属于成形铣刀，其切削刃呈凸圆弧、凹圆弧等，用于铣削内凹和外凸圆弧表面。
2．带柄铣刀
带柄铣刀多用于立式铣床，有时也可用于卧式铣床。
端铣刀（见图2-42）刀齿分布在刀体的端面上和圆柱面上，按结构形式分为整体和镶齿端铣刀两种。端铣刀刀杆伸出长度短，刚性好，铣削较平稳，加工面的粗糙度值小。其中硬质合金镶齿铣刀在钢制刀盘上镶有多片硬质合金刀齿，用于铣削较大的平面，可实现高速切削，故得到广泛的应用。
图2-42 端铣刀
立铣刀（见图2-43（a））刀齿分布在圆柱面和端面上，它很像带柄的端铣刀，端部有三个以上的刀刃，主要用于铣削直槽、小平面、台阶平面和内凹平面等。
图2-43 带柄铣刀
键槽铣刀（见图2-43（b））的端部只有两个刀刃，专门用于铣削轴上封闭式键槽。
T形槽铣刀（见图2-43（c））和燕尾槽铣刀（见图2-43（d））分别用于铣削T形槽和燕尾槽。
2.3.2 铣床及其附件
铣床的种类很多，常用的有卧式铣床、万能铣床和立式铣床。此外，还有龙门铣床、数控铣床及各种专用铣床。卧式或立式升降台铣床多用于单件小批生产中加工中小型工件；龙门铣床用于加工大型工件或同时加工多个中小型工件，生产率较高，多用于成批大量生产。
1．卧式铣床
卧式铣床简称卧铣，是铣床中应用最多的一种，其主要特征是主轴轴线与工作台面平行。图2-44所示是X6125万能卧式铣床的外形图。
图2-44 X6125万能卧式铣床的外形图
X6125卧式万能升降台铣床主要由床身、主轴、横梁、纵向工作台、转台、横向工作台、升降台等部分组成。
（1）床身。床身用来固定和支承铣床上所有的部件，内部装有主轴、主轴变速箱、电气设备及润滑油泵等部件。顶面上有供横梁移动用的水平导轨。前部有燕尾形的垂直导轨，供升降台上下移动。
（2）主轴。主轴是空心轴，前端有7∶24的精密锥孔，用于安装铣刀或刀轴，并带动铣刀或刀轴旋转。
（3）横梁。横梁上面可安装吊架，用来支承刀轴外伸的一端，以加强刀轴的刚度。横梁可沿床身顶部的水平导轨移动，以调整其伸出的长度。
（4）纵向工作台。纵向工作台可以在转台的导轨上作纵向移动，以带动安装在台面上的工件作纵向进给。台面上的T形槽用以安装夹具或工件。
（5）转台。转台的唯一作用是能将纵向工作台在水平面内扳转一个角度（顺时针、逆时针最大均可转过45°），用于铣削螺旋槽等。有无转台，是万能卧铣与普通卧铣的主要区别。
（6）横向工作台。横向工作台位于升降台上面的水平导轨上，可带动纵向工作台一起作横向进给。
（7）升降台。升降台可以使整个工作台沿床身的垂直导轨上下移动，以调整工作台面到铣刀的距离，并可带动纵向工作台一起作垂直进给。
2．立式铣床
立式铣床简称立铣，它与卧铣的主要区别是主轴与工作台面相垂直。有时根据加工的需要，可以将其主轴偏转一定的角度。图2-45所示是X5030立式铣床的外形图。
图2-45 X5030立式铣床的外形图
1—升降手动手柄；2—进给量调整手柄；3—横向手动手轮；4—纵向、横向、垂向自动进给选择手柄；5—机床启动按钮；6—机床总停按钮；7—自动进给换向旋钮；8—切削液泵旋钮开关；9—主轴点动按钮；
10—主轴变速手轮；11—纵向手动手轮；12—快动手柄
X5030立式铣床的主要组成部分与X6125万能卧式铣床基本相同，除主轴所处位置不同外，它还没有横梁、吊架和转台。铣削时，铣刀安装在主轴上，由主轴带动作旋转运动，工作台带动工件作纵向、横向、垂向的进给运动。
3．铣床附件及工件的安装
铣床常用的工件安装方法有平口钳安装（见图2-46（a））、压板螺栓安装（见图2-46（b））、V形铁安装（见图2-46（c））和分度头安装（见图2-46（d）,（e）,（f））等。分度头多用于安装有分度要求的工件。它既可用分度头卡盘（或顶尖）与尾座顶尖一起使用安装轴类零件，又可只使用分度头卡盘安装工件。由于分度头的主轴可以在垂直平面内扳转，因此可利用分度头把工件安装成水平、垂直及倾斜位置。当零件的生产批量较大时，可采用专用夹具或组合夹具安装工件。这样既能提高生产效率，又能保证产品质量。
图2-46 铣床常用的工件安装方法
2.3.3 铣削的基本工艺
1．铣削加工方式
铣削加工主要是加工平面、沟槽。平面加工既可以用周铣法也可以用端铣法。
1）周铣法
周铣法是指用铣刀的圆周刀齿加工平面（包括成形面）的方法，用圆柱铣刀、盘铣刀、立铣刀、成形铣刀等进行的加工，都属于周铣法。
周铣法分为逆铣法和顺铣法，如图2-47所示。
图2-47 逆铣和顺铣
（1）逆铣法。在切削部位刀齿的旋转方向与工件的进给方向相反的铣削为逆铣。逆铣时，刀齿较易磨损，并影响已加工表面质量，有可能产生振动，这就要求工件装夹紧固。但当工件表面有硬皮时，采用这种方法，硬皮对刀齿没有直接影响。
（2）顺铣法。在切削部位刀齿的旋转方向与工件的进给方向相同的铣削为顺铣。顺铣时，已加工表面质量较高，加工比较平稳。但如果工件表面有硬皮，则易打刀，铣刀很易磨损。因此，从保证工件夹持稳固，提高刀具耐用度和减小表面粗糙度等方面考虑，以采用顺铣法为宜，但在生产中仍多采用逆铣法。
2）端铣法
端铣与周铣不同的是，周铣铣刀切削刃形成已加工表面，而端铣铣刀只有刀尖才形成已加工表面，端面切削刃是副切削刃，主要的切削工作由分布在外表面上的主切削刃完成。根据铣刀和工件之间相对位置的不同，端铣可分为对称铣削和不对称铣削，如图2-48所示。
图2-48 端铣的方式
对称铣削是指刀齿切入工件与切出工件的切削厚度相同。不对称铣削是指刀齿切入时的切削厚度小于或大于切出时的切削厚度。
3）周铣法与端铣法的比较
（1）端铣的加工质量比周铣好。周铣时，同时参加工作的刀齿一般只有1～2 个，而端铣时同时参加工作的刀齿多，切削力变化小，因此，端铣的切削过程比周铣时平稳，可达到较小的表面粗糙度。
（2）端铣的生产率比周铣高。端铣刀一般直接安装在铣床的主轴端部，悬伸长度较小，刀具系统的刚性好，可以采用高速铣削，大大地提高了生产率，同时还可以提高已加工表面的质量。
（3）周铣的适应性好于端铣。周铣便于使用各种结构形式的铣刀铣削斜面、成形表面、台阶面、各种沟槽和切断等。
2．铣削加工方法
（1）铣平面。根据具体情况，铣平面可以用端铣刀（见图2-49（a）,（b））、圆柱形铣刀（见图2-49（c））、套式立铣刀（见图2-49（d）,（e）,（f））、三面刃铣刀（见图2-49（g））和立铣刀（见图2-49（h）,（i））来加工。其中，铣平面优先选择端铣，因为用端铣刀铣平面生产率较高，加工表面质量也较好。
图2-49 铣平面
（2）铣斜面。铣斜面（如图2-50所示）常用的方法有：使用斜垫铁铣斜面，利用分度头铣斜面，旋转立铣头铣斜面和利用角铣刀铣斜面。
图2-50 铣斜面
（3）铣沟槽。铣沟槽时，根据沟槽形状可分别在卧式铣床或立式铣床上用相应的沟槽铣刀进行铣削，如图2-51所示。在铣燕尾槽和T形槽之前，应先铣出宽度合适的直槽。
图2-51 铣沟槽
（4）铣齿轮。齿轮的铣削加工属于成形法加工，它只用于单件小批量生产。低精度齿轮的齿铣削时，工件装夹在分度头上，根据齿轮的模数和齿数的不同选择相应的齿轮铣刀来加工。每铣完一个齿槽之后再铣另一个齿槽，直到铣完为止。
2.3.4 铣削的工艺特点
（1）生产率高。铣刀是多刀齿刀具，铣削时有较多的刀齿参加切削，参与切削的切削刃较长，总的切削面积较刨削时大，而且主运动是连续的旋转运动，有利于采用高速切削，因此铣平面比刨平面有较高的生产率。
（2）铣刀刀齿散热条件好。铣刀刀齿在切离工件的一段时间内，可以得到一定的冷却，散热条件好。
（3）铣削过程不平稳。铣削过程中，铣刀的刀齿切入和切出时产生冲击，同时参加工作的刀齿数的增减，以及每个刀齿的切削厚度的变化，都将引起切削面积和切削力的变化，从而使得铣削过程不平稳。铣削过程的不平稳，限制了铣削加工质量和生产率的进一步提高。
（4）铣床加工范围广。可加工各种平面、沟槽和成形面。