铣削（加工）

铣削是使用旋转刀具通过将刀具推进工件来去除材料的加工过程。这可以通过在一个或多个轴上改变方向、刀盘速度和压力来完成。铣削涵盖各种不同的操作和机器，从小型单个零件到大型重型组合铣削操作。它是加工定制零件以达到精确公差的最常用工艺之一。

铣削可以用各种机床来完成。用于铣削的原始机床类别是铣床（通常称为铣床）。在 1960 年代计算机数控 (CNC) 出现后，铣床演变为加工中心：铣床增加了自动换刀装置、刀库或转盘、CNC 能力、冷却系统和外壳。铣削中心一般分为立式加工中心（VMC）或卧式加工中心（HMC）。

铣削与车削环境的整合，反之亦然，始于车床的动力刀具和偶尔使用铣床进行车削操作。这催生了一种新型机床，即多任务机床 (MTM)，它们是专门为在同一工作范围内促进铣削和车削而设计的。

铣削是一种使用铣刀从工件表面去除材料的切削过程。铣刀是一种旋转刀具，通常具有多个切削点。与刀具沿其旋转轴线前进的钻孔相反，铣削中的刀具通常垂直于其轴线移动，因此切削发生在刀具的圆周上。当铣刀进入工件时，刀具的切削刃（槽或齿）反复切入和退出材料，每次走刀都会从工件上刮下切屑（切屑）。切削作用为剪切变形；材料以小块的形式从工件上推下，这些小块或多或少地（取决于材料）形成碎片。

铣削过程通过执行许多单独的小切口来去除材料。这是通过使用多齿刀具、高速旋转刀具或缓慢推进材料通过刀具来实现的；最常见的是这三种方法的某种组合。所使用的速度和进给量是变化的，以适应变量的组合。工件前进通过刀具的速度称为进给速度，或简称进给；尽管有时也使用每转距离或每刀齿的距离，但它通常以每时间的距离（英寸每分钟 [in/min 或 ipm] 或毫米每分钟 [mm/min]）来衡量。

铣削工艺有两大类：

• 在面铣中，切削作用主要发生在铣刀的端角处。面铣用于在工件上切削平面（面），或切削平底型腔。
• 在周边铣削中，切削作用主要沿刀具的圆周发生，因此铣削表面的横截面最终会接受刀具的形状。在这种情况下，刀具的刀片可以看作是从工件中舀出材料。周边铣削非常适合切削深槽、螺纹和齿轮齿。

铣削是使用各种形式的铣刀进行的，这些铣刀保持在夹头或类似物中，而夹头或类似物又保持在铣床的主轴中。

型腔铣削一直被认为是加工中应用最广泛的操作之一。它广泛用于航空航天和造船工业。在型腔铣削中，工件平面上任意闭合边界内的材料被去除到固定深度。通常平底立铣刀用于型腔铣削。首先进行粗加工以去除大部分材料，然后通过精加工立铣刀精加工凹槽。
大多数工业铣削操作都可以通过 2.5 轴 CNC 铣削来处理。这种类型的路径控制可以加工高达 80% 的所有机械零件。由于型腔铣削的重要性非常重要，因此有效的型腔加工方法可以减少加工时间和成本。
NC型腔铣削主要可以通过两条刀具路径进行，即。线性和非线性。

铣床是从旋转锉的实践演变而来的——也就是说，在车床的主轴箱上运行带有锉齿的圆形刀具。旋转锉，后来，真正的铣削被开发出来，以减少手工锉花费的时间和精力。铣床开发的完整故事可能永远不会被人所知，因为早期的开发发生在个别商店中，很少有记录留给后代。然而，大致的轮廓是已知的，总结如下。从技术史的角度来看，很明显，用术语铣削来命名这种新型机械加工是该词的早期含义的延伸，即通过某种方式（切削、磨削、粉碎等）。
旋转锉早于铣削。Jacques de Vaucanson 大约 1760 年制作的旋转锉是众所周知的。

1783 年，Samuel Rehe 发明了一台真正的铣床。1795 年，Eli Terry 在康涅狄格州普利茅斯开始使用铣床生产高壳钟。通过使用他的铣床，特里是xxx个在钟表行业完成可互换零件的人。铣削木制零件在可互换零件方面很有效，但在高产量方面效率低下。铣削木制毛坯会导致零件产量低，因为机器单刀片会在刀具撞击木材中的平行纹理时导致齿轮齿的损失。特里后来在 1807 年发明了一种主轴切割机来批量生产零件。其他康涅狄格州钟表制造商，如沃特伯里的詹姆斯哈里森、利奇菲尔德的托马斯巴恩斯和布里斯托尔的吉迪恩罗伯茨，也使用铣床生产他们的钟表。

很明显，铣床作为一种独特的机床类别（与运行旋转锉刀的车床不同）首次出现在 1814 年至 1818 年之间。真正铣床的最早开发中心是美国的两个联邦军械库（斯普林菲尔德和哈珀斯费里）以及与他们共享熟练工人营业额的各种私人军械库和内部承包商。
1912 年至 1916 年间，受人尊敬的机床历史学家之父 Joseph W. Roe 认为 Eli Whitney（上述私人武器制造商之一）制造了xxx台真正的铣床。到 1918 年，他认为这可能是有史以来xxx台铣床——当然是现存最古老的 […]。然而，后来的学者，包括罗伯特·S·伍德伯里和其他人，对罗伊的早期历史版本进行了改进，并提出同样多的功劳——事实上，可能更多——属于其他各种发明家，包括米德尔敦的罗伯特·约翰逊，康涅狄格州；哈珀斯费里军械库的约翰·H·霍尔船长；位于米德尔敦 Staddle Hill 工厂的 Simeon North；斯普林菲尔德军械库的罗斯威尔·李；和托马斯布兰查德。

Peter Baida 引用了 Edward A. Battison 的文章 Eli Whitney and the Milling Machine，该文章于 1966 年发表在史密森尼历史杂志上，举例说明了 1950 年代和1960 年代。他引用 Battison 的结论，即没有证据表明 Whitney 开发或使用了真正的铣床。白达说，所谓的 1818 年惠特尼机器似乎实际上是在 1825 年惠特尼去世后制造的。白达引用巴蒂森的建议，即xxx台真正的铣床不是惠特尼制造的，而是由美国的罗伯特约翰逊制造的。米德尔敦。

19 世纪后期是机床历史上的关键时期，因为 1814 年至 1818 年期间也是几位当代先驱（福克斯、默里和罗伯茨）开发刨床的时期，并且与铣床，由于各种原因（部分原因是专有保密，也仅仅是因为没有人为后代记录下来），在各个商店进行的工作没有记录在案。

James Nasmyth 在 1829 年至 1831 年间制造了一台非常先进的铣床。它被用于铣削安装在六向分度夹具中的六角螺母的六个侧面。

1830 年代在 Gay & Silver（又名 Gay, Silver, & Co）的商店中建造和使用的铣床具有影响力，因为它采用了比早期机器更好的垂直定位方法。例如，惠特尼的机器（罗认为最早的机器）和其他人没有为膝盖的垂直行程做准备。显然，这背后的工作流程假设是机器会为某个零件设计设置垫片、虎钳等，并且后续零件不需要垂直调整（或最多只需要垫片）。这表明早期对铣床的思考是作为生产而不是作为工具房机器。

在这些早期，铣削通常被视为仅是粗加工操作，然后是用手锉进行精加工。减少手工归档的想法比替换它更重要。

这个时代铣床开发的一些关键人物包括 Frederick W. Howe、Francis A. Pratt、Elisha K. Root 等。（同一时代的这些人也忙于开发最先进的转塔车床。Howe 在 1840 年代在 Gay & Silver 的经历使他熟悉了这两种机床的早期版本。他的机床设计是后来建造的在 Robbins & Lawrence、Providence Tool Company 和 Brown & Sharpe。）在这个时代出现的最成功的铣床设计是林肯铣床，它不是特定品牌和型号的机床，而是真正的工具系列几十年来，由不同的公司在一个共同的配置上建造。它的名字来自xxx家投放市场的公司 George S. Lincoln &。

在这个时代，铣床设计一直存在盲点，因为各种设计人员未能开发出一种真正简单有效的方法来提供所有三个原型铣削轴（X、Y 和 Z）的滑动行程过去已知，纵向、横向和垂直）。垂直定位的想法要么不存在，要么不发达。林肯铣床的主轴可以升降，但其定位背后的最初想法是设置到位然后运行，而不是在运行时频繁移动。就像转塔车床一样，它是一台重复生产的机器，每个熟练的设置都伴随着大量相当低技能的操作。

1861 年，Frederick W. Howe 在普罗维登斯工具公司工作时，向 Brown & Sharpe 的 Joseph R. Brown 寻求解决铣削螺旋问题的方法，例如麻花钻的凹槽。这些通常是当时手工提交的。（螺旋刨床存在，但并不常见。）布朗设计了一台xxx铣床，从 1862 年 3 月首次销售开始，就大获成功。它比过去更优雅地解决了 3 轴行程（即我们现在称为 XYZ 的轴）的问题，并且它允许使用与工作台进给协调进给的分度头铣削螺旋. 通用术语之所以适用于它，是因为它可以用于任何类型的工作，包括工具室工作，并且不像以前的设计那样在应用上受到限制。

布朗还开发并获得专利（1864 年）成形铣刀的设计，其中齿的连续锐化不会干扰形状的几何形状。

1860 年代的进步打开了闸门，并迎来了现代制粉实践。