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MAX-I型可轉位銑刀系列的開發與應用

時間:2011-07-20 08:54:06 來源:未知

1 引言

為滿足國家經濟建設（尤其是寶鋼二期工程建設）對國產可轉位刀具的需求，我公司從“七五”期間開始引進德國英格索爾（Ingersoll）公司MAX-I型可轉位銑刀系列產品的生產技術和成套設備，隨后又購進數臺SUN工作站和SDRC公司的I-DEAS應用軟件包，運用先進的CAD/CAM技術開發生產國產可轉位刀具。迄今，我公司已開發生產了近50個品種、近300個規格的可轉位銑刀以及70余種可轉位刀片，此外還可以生產各種非標刀具產品，為我國可轉位刀具設計、制造水平的提高作出了貢獻。

2 MAX-I型可轉位銑刀的特點

（a）MAX-I型刀片（b）普通刀片圖1 MAX-I型刀片與普通刀片在刀體上位置的比較
MAX-I型可轉位銑刀系列是一種結構先進、性能優良的數控刀具，適用于在加工中心等數控機床上加工鋼、鑄鐵、耐熱合金、有色金屬及各種特殊材料工件，可較好滿足數控機床高精度、高效率、自動化的加工要求。MAX-I型可轉位銑刀具有以下特點：
  1. MAX-I型銑刀的軸向跳動等主要精度指標比國家標準GB5340～5342-85的要求顯著提高，如標準規定Ø200面銑刀的軸向跳動量為0.05mm，MAX-I型銑刀則達到0.02mm；標準規定支承面的端面跳動量為0.02mm，MAX-I型銑刀則達到0.003mm。MAX-I型銑刀桿類刀具刀柄采用削平柄或7：24錐柄，孔類刀具刀柄也可與數控機床裝夾部分良好匹配，可方便地實現自動裝卸。
  2. MAX-I型銑刀的刀片采用切向排列，承受切削力的截面大，因此可充分發揮機床效率，實現大進給、大切深加工。由于刀片受力截面大、磨損區域寬，刀刃周圍不易磨損，因此切削刃強度提高，不易引起崩刃。圖1為MAX-I型刀片與普通刀片在刀體上位置的比較。

    圖2 MAX-I型刀片的緊固
    圖3 LY-004型銑刀示意圖
    圖4 刀片型線搭接圖
    圖5 刀片錯位值Δ和徑向前角a
  3. MAX-I型刀片利用切削力夾緊，只用一個螺釘即可固定在刀槽中（見圖2），刀具結構簡單，容屑槽大，排屑流暢，金屬切除率高，且刀片更換快速、定位準確，不需使用更換刀片和測量定位的專用設備及各種夾具。
  4. MAX-I型銑刀的刀體采用優質合金鋼材料制造，經過調質、氮化處理后，具有很高硬度和強度，增加了銑刀使用壽命。

3 MAX-I型可轉位銑刀的設計方法

以LY-004型銑刀（見圖3）為例介紹其設計方法。首先在計算機上繪出刀具標準型線；然后對刀具標準型線進行分段，每段直線分別由硬質合金刀片的刀刃線組成；再將各刀片在規定的公差范圍內進行搭接。如圖4所示，刀刃型線由刀片A、B、C搭接而成。
刀片按刀刃型線搭接排列好后，根據英格索爾MAX-I型可轉位銑刀的結構，可采用以下兩種設計方法：
  1. 刀片錯位形成切削落差
    根據圖5所示幾何關系，刀片錯位值Δ和徑向前角a的計算公式分別為 Δ=1[Wb#p#分頁標題#e#+C1√
     
    （D2-1）   C21+W2b
    ]   2 a=arcsin（2Δ）   D
    式中：Wb——刀片寬度在軸向截面上的度量值
    C1——后角落差
    D——切削刃回轉直徑
    將刀片按計算出的Δ值進行錯位，然后轉到要求的位置上，再設計出相應的排屑槽、空刀孔和螺釘孔即可。圖4所示刀片A即按此方法設計。
  2. 直接轉后角
    將刀片排列好后，不進行錯位，而是直接繞刀片的切削刃轉一個后角。圖4所示斜面刀片B、C即按此方法設計。該設計方法可保證刀刃型線的準確性。

4 MAX-I型可轉位銑刀的主要精度指標

MAX-I型可轉位銑刀（系列）的主要精度指標見表1。
平面粗銑刀0.030.03d≤40
+0.025
+0.010
d=60
+0.03
+0.01—0.003平面粗精復合銑刀圓周刃0.030.03精刀片—0.003平面精銑刀—0.003槽銑刀0.030.02同上—同上立銑刀0.020.02—D=25
0～0.013
D=32～50
0～0.016—螺旋立銑刀0.050.05球頭立銑刀0.05—
表1 MAX-I型銑刀（系列）的主要精度指標
銑刀類型 圓跳動（mm） 內孔公差
（mm）		 柄部公差
（mm）		 基準面公差
（mm）		 徑向 軸向

5 MAX-I型可轉位銑刀的切削用量

MAX-I型可轉位銑刀的推薦切削用量見表2。 #p#分頁標題#e#鑄鐵低硬鑄鐵≤170HB60～9090～1200.5～1.20.3～0.90.15～0.4中硬鑄鐵170～180HB55～8075～1050.3～1.00.3～0.80.1～0.3高硬鑄鐵220～300HB45～6060～900.2～0.80.2～0.60.1～0.2鋼普通鋼400～700N/mm2120～240150～3000.3～1.00.2～0.80.15～0.4低硬合金鋼500～800N/mm290～180120～2400.3～0.90.2～0.80.1～0.3中硬合金鋼800～1100N/mm260～12060～1200.3～0.80.2～0.60.1～0.25高硬合金鋼1100～1400N/mm225～6030～900.2～0.8-0.08～0.15鑄鋼400～700N/mm245～9075～1400.3～1.00.3～0.80.1～0.3黃銅-150～600300～900—0.25～0.50青銅-90～300150～300—0.25～0.50鋁-900～4500≥1500—0.15～1.00鎂-1500～4500≥1500—0.15～1.00
表2 MAX-I型可轉位銑刀推薦切削用量
加工材料材料性能 切削速度
（m/min）		 每齒進給量（mm/z） 平面銑刀、槽銑刀 立銑刀 粗銑 精銑 負前角 正前角
在滿足用戶生產節拍要求的前提下，為保證切削安全，建議用戶首先選用低于推薦值的切削用量進行切削試驗，如粗銑加工普通鋼的切削速度推薦值為120～240m/min，可首先選用100～120m/min進行切削試驗；每齒進給量推薦值為0.2～0.8mm，可首先選用0.2～0.4mm進行切削試驗。 #p#分頁標題#e#

6 結語

無油軸承通過消化吸收引進技術以及對可轉位銑刀CAD/CAM技術的大量研究，我公司除研制開發了各種型式、規格的Ingersoll標準MAX-I型可轉位銑刀產品外，還根據市場需求研制開發了一大批非標、復雜可轉位銑刀，如加工電機轉子槽專用可轉位銑刀、加工汽車發動機曲軸用可轉位銑刀、加工鐵道錳叉、道岔專用可轉位成形銑刀、重型機械行業用齒輪銑刀、冷凍機行業用螺桿轉子銑刀等，其中許多產品填補了國內空白，成功地替代了價格昂貴的進口刀具，有力地推動了機械制造行業的刀具國產化進程。