1 引言
上世紀70 年代,我國開始應用和制造可轉位銑刀。經過30 多年的努力,在吸收國外先進技術的同時,開發了適用于我國制造業的各類可轉位刀具。
從刀片的安裝結構分:主要有立裝結構和平裝結構,其中立裝結構可轉位銑刀由于刀片采用切向安裝,切削 力方向硬質合金截面大,抗壓強度高,因而可進行大切深、大走刀量加工;同時,由于刀片采用切削力夾緊,隨著切削力的增大夾緊力也增大,省去了夾緊元件,設計時可增大排屑槽,結構簡單緊湊,因此得到廣泛使用。
2 幾種立裝可轉位銑刀及其應用
陶瓷可轉位微調平面精銑刀
結構特點
陶瓷可轉位微調平面精銑刀是一種用于表面精加工的特殊結構的新型立裝可轉位銑刀。該類銑刀應用廣泛,適用于汽輪機中分面夾持板、機床工作臺、箱體結合面的精加工。
圖1
如圖1所示,該陶瓷微調平面精銑刀帶有微調螺釘,隨著微調螺釘的旋進和旋出,迫使刀片推進或退后。由于6°后角的作用,使得刀片的高度位置有微小的變化,整個銑刀的端面跳動就可進行微量調整,使端面跳動減少0.005~0.008mm,銑刀組裝后的端面跳動可達到0.01mm 以內;加工表面精度能達到Ra0.8 甚至更高。該銑刀采用陶瓷刀片,由于陶瓷刀片材料具有高硬度、高耐磨性、高耐熱性、優良的化學穩定性和低磨擦系數等優點,因此可以加工高硬度的材料并能極大地提高被加工材料的表面精度。同時,陶瓷刀片的切削速度比硬質合金刀片高3~10倍,故能滿足高速切削要求,顯著提高銑削加工效率和刀片使用壽命。為適應我國用戶的使用情況,在常規刀片上增加了3°導向角。
試切實例
銑削試驗在齊齊哈爾第一機床廠重型機械加工一廠進行。試切條件為:刀具:f200mm陶瓷可轉位微調平面精銑刀,6齒,銑刀端面跳動0.01mm 以內;試切機床:龍門銑床,機床功率15KW;被加工件:2.5 米立車立柱,材質為鑄鐵HT250,加工長度為9m,寬度為150mm。
試切時分別采用4組不同的機床主軸轉速和進給速度進行切削,切削過程平穩,每齒吃刀量可達2mm,進給速度可達3000mm/min,機床主軸轉速達到250~300r/min,工件表面粗糙度達Ra0.8 以上,加工精度完全達到用戶要求。
圖2
硬質合金可轉位螺桿轉子銑刀
結構特點
硬質合金可轉位螺桿轉子銑刀是用于粗加工螺桿壓縮機轉子的專用銑刀。如圖2所示,該類銑刀由陰、陽兩把銑刀組成,分別用于螺桿陰轉子與陽轉子的粗加工。這種銑刀科技含量高,設計難度較大,刀具選用的刀片型號較多,設計型線時要考慮保證刀片充分搭接,型線符合公差要求;實體造型時要使各個刀片分布合理,既要保證刀片空間位置不發生干涉,同時也要保證刀具切削平穩。根據上述設計原理,設計時依據用戶提供的轉子型線坐標,合理選用專用形狀的刀片:陰螺桿轉子銑刀齒頂部分采用凸圓弧刃刀片,陽螺桿轉子銑刀齒頂部分采用簿的、超長形的專用刀片;陰、陽銑刀齒底部分均采用凹圓弧刃刀片;其它部分采用直刃刀片。同時對某些刀片進行了角度修正。銑刀制造時采用CAM軟件編制數控程序,在五坐標聯動的加工中心上加工,使銑刀的精度符合要求,以保證該銑刀加工出的螺桿轉子型線均勻、一致,從而確保轉子精加工精度,同時也顯著降低精加工費用。目前開發的可轉位螺桿轉子銑刀規格為f200mm ~f360mm,陽刀齒頂最薄部分不到4mm。
試切實例
銑削試驗在寧波欣達螺桿壓縮機有限公司進行。試切條件:
刀具:f230mm陰螺桿轉子銑刀,有效齒數為4組;試切機床:國產半自動螺桿專用機床;被加工件:陰螺桿轉子,材質為45鋼。
試切時根據工件切深分兩次進行加工,機床轉速達130r/min,進給速度達到35~40mm/min。刀具切削輕快、平穩,磨損較小。加工出的陰螺桿轉子型線均勻一致,表面粗糙度較好。
硬質合金可轉位機床床身組合銑刀
硬質合金可轉位機床床身組合銑刀是適用于在專用機床上加工機床床身山導軌的高效銑刀。
圖3
結構特點
該套組合銑刀是根據用戶提供的機床床身山導軌型線設計而成。如圖3所示,將整個型線合理分割,每一段被設計成單獨的一把銑刀。該組合銑刀共計14 件,床身山導軌由兩把45°可轉位角度銑刀加工(圖中1號、2號和6號、7號刀);床身平面部分由多把三面刃可轉位銑刀加工。14把刀的所有刀片都采用搭接方式連接,精確地搭接成機床床身山導軌型線。作為組合銑刀,要求每把銑刀的刀體厚十分精確,厚度公差控制在±0.01mm;精確計算每把刀的寬度,嚴格控制刀片的探出量;同時,嚴格控制銑刀的外徑,以保證銑刀裝配后的總體精度。為使切削平穩,各刀齒及相鄰銑刀間既相互搭接又不發生干涉,不僅要計算每把刀的刀片排列,還要精確計算銑刀間的相對位置。通過合理選擇刀片型號及牌號以保證刀片的通用性和組合銑刀的切削性能,該組合銑刀已成為目前加工機床床身山導軌理想的國產刀具。
試切實例
銑削試驗在沈陽數控機床有限公司10號車間進行。試切條件:
刀具:硬質合金可轉位機床床身組合銑刀,最小處直徑為f242mm,每把銑刀有效齒數一般為8組;試切機床:改制的龍門銑床,機床功率僅為11Kw;被加工件:車床床身,材質為鑄鐵HT200,鑄件留量大(15mm 左右),不均勻并有夾砂。
由于試切用的設備是改造的舊機床,其功率及剛性不是很好,因此試驗時采取走刀量由小到大增加,使機床的功率得以充分發揮。試切過程中,銑刀切削平穩,每齒吃刀量達到0.3mm,進給速度達到80mm/min。在銑削過程中反復地進刀、退刀,刀具沒有發生破損,體現出刀具優良的抗沖擊性。調整刀具的加工位置后加工出的型線符合要求,表面粗糙度大大超出要求,達到了Ra3.2(技術協議要求達到Ra12.5),刀片的磨損也較輕。通過一個班的試切,加工出的產品數量達到18件(過去班產9件),生產率翻了一番;在操作者熟悉刀具的性能后,班產量達到25件,用戶非常滿意。
3 結語
立裝可轉位銑刀僅是近兩年我廠研制的立裝銑刀中的一部分,其它還包括:汽車行業用的模塊式內銑曲軸銑刀;電機行業用的交叉軸式鴿尾槽銑刀、撓性槽銑刀;鋼管行業用的帶鋼焊縫坡口專用銑刀以及H型鋼鎖口系列銑刀等等。這些立裝銑刀的開發滿足我國制造業的實際需要,符合國內眾多制造企業的設備現狀與經濟能力,同時也添補了國內刀具的空白。從其應用效果來看,這些刀具的性能在國內處于領先地位,有的可以和國外刀具相媲美。
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