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    雙副刃端麵銑刀的設計與製——銑削鋼零件加工應用
    作者:CNC車床加工-五金衝壓加工-亚游国际精密五金製品 發布日期:2018-10-22 08:39

    TAG關鍵詞:不鏽鋼加工,軸加工,五金產品,鈦合金加工,車加工,車削加工,車床件加工,銅件,鈦加工,鈦零件,

    隨著科學技術的不斷發展,為了滿足機器零件使用性能的特殊要求,一些高強度、高韌性、高耐磨性的新材料不斷湧現。然而這些新材料的切削加工,也給金屬切削刀具的研究提出了新的課題。它們在切削加工中的突出特征是:強度高、加工硬化嚴重、加工表麵質量差、切削變形大、切削力大、切削溫度高、刀具磨損快、斷屑困難等。如高錳材料在切削中,經塑性變形後使奧氏體組織變為細晶粒的馬氏體組織,其加工硬度由原來的180~220HBS提高到450~500HBS,加工硬化嚴重;冷硬層深度可達0.3mm以上。另外高猛鋼的導熱係數為45號鋼的0.25倍,韌性為45號鋼的8倍,不僅切削力增大,而且使切屑不易折斷。從生產加工的現場看,在使用的可轉位銑刀中,因銑刀幾何參數選擇不合理,且排屑和斷屑控製不好,在強力銑削時造成經常性打刀和崩刃。另外,吃刀深度大時,造成軸向定位不可靠,影響了可轉位銑刀在難加工材料中的推廣和應用。

    1 角度選擇
    銑削接觸狀態分析 銑刀角度的選擇與銑削接觸狀態有直接的關係,良好的銑削接觸狀態是強力切削銑刀角度選擇的主要問題之一。如圖!所示,當銑刀切入工件時,刀齒前刀麵與被切削工件的接觸點可假想為4個特殊點(U、V、S、T)。由分析可知,為了防止刀齒崩刃,應將開始接觸點選在離開主切削刃的! 點或 點,其效果最佳。
    切深前角gp和進給前角gf的選擇 根據以上分析,為使刀齒切入工件時的初始接觸點為U點或者V點,銑刀的前角選擇至關重要。當進給前角gf比銑刀切入角d1小的愈多時,刀齒切入時間愈長,銑刀切入時的衝擊過程也就進行得愈緩和,從而減少硬質合金銑刀因熱裂所引起的刀具破損;負的切深前角gp可以提高刀齒的耐衝擊性,負的進給前角gf既能增強切削刃強度,又便於切屑卷曲、折斷和排除。所以通過分析和實驗比較,我們選擇了負前角型銑刀角度,即gp=-5°,gf=-8°。
    刀尖參數選擇 由於切深前角和進給前角都為負值,使銑削過程中的切削變形大,切削力大,銑削溫度有所升高。盡管強力切削因選取大的切削深度和進給量,形成寬而厚的切屑能夠降低切削區溫度,但是合理選取偏角也是至關重要的。根據強力切削的加工要求,考慮到係統剛度和改善散熱條件等問題,選取主偏角kr=。75°同時,為了提高刀尖部分的強度,本設計采取了雙副刃結構(如圖2),即磨出kr1'=5°(刃長2mm)和kr2'=15°兩段副刀刃。另外,在刀尖處磨出了刀尖半徑re=1.5±0.1mm的圓弧。這種刀尖形式不但提高刀具強度,還減少了副後刀麵對已加工表麵的摩擦,減少了切削力,降低了切削溫度,提高了刀具耐用度。
    雙副刃端麵銑刀

    2 結構分析

    刀片定位方式 刀片在刀墊上的定位,不但要滿足新刀片定位精度和可靠性的要求,同時還要保證刀片轉位後的定位精度和可靠性,這是機夾轉位刀具對刀片定位方式選擇和定位元件設計要求的重要原則。本設計采用“三點定位”方式,但考慮到強力銑削比一般銑削的切削力大,使刀墊上的定位點因受強烈的擠壓變形而失去定位能力,影響定位精度和定位可靠性,所以,在刀墊的兩側麵上采用了窄長麵的定位結構。為了提高定位的可靠性,對刀墊的定位麵在加工尺寸精度和位置精度上提出了嚴格要求。為了控製切削刃的端麵跳動,刀墊軸向可以調整。
    夾緊機構 夾緊機構采用前壓式楔塊夾緊。為了滿足夾緊可靠,操作方便的要求,選擇楔塊楔角為12°。夾緊著力點若在刀片的上部,刀片與刀墊定位麵之間將會產生縫隙,從而破壞刀片的定位可靠性。為了避免這一現象的發生,使刀片與刀墊定位麵緊密結合,並能克服主切削力(Fz)對刀片定位精度的影響。其夾緊著力點選在刀片的1/2再向上1mm處(如圖3所示Fj),實踐證明效果良好。
    銑刀槽的加工 銑刀槽的加工是銑刀製造的關鍵工序之一。它不僅要求刀槽本身的加工精度高,而且還要求刀槽之間的分度精度高。若刀槽分度精度不高,將給刀槽磨削造成餘量不均。為了控製銑刀淬火後的熱處理變形量,一是在銑刀體粗加工後進行調質處理,為淬火做好組織上的準備,二是采用分級淬火法,從而有效地避免熱處理變形和裂紋。為了提高刀槽分度精度,在磨槽工序中,采用了磨槽專用夾具,保證了刀槽製造精度和分度精度的設計要求。

    3 用量選擇
    根據難加工材料的切削特點,在銑削高錳鋼、淬火鋼、冷硬鑄鐵等材料時,特別是強力銑削鋼件時,其銑削用量的選擇一般是:銑削速度略低,以便降低銑削溫度,減少刀具磨損,提高刀具的耐用度;銑削深度和進給量適當加大,以便保證刀具超過加工硬化層深度切削,減少刀具磨損和崩刃。但是也要同時考慮,由於銑削深度和進給量的加大,造成銑削力增加,使銑削過程產生振動和切屑不易折斷等問題。

    4 銑削實驗
    實驗條件
    機床:X5020;
    工件:ZGMn13 180~200HB
    銑刀:d0=315 z=16 YT798雙副刃端銑刀;
    用量:Vc=25m/min ap fz=0.2mm/z。
    實驗結果 連續銑削工件96件,銑削兩個班次未發現銑刀崩刃、打刀、熱裂等非正常磨損現象。與其它銑刀相比生產效率提高近3倍,刀具耐用度提高1.5倍。
    雙副刃強力端銑刀具有合理的參數與結構,可靠的夾緊與定位、銑削用量大、剛性好、生產效率高、刀具使用壽命長等特點。特別適於高錳鋼、淬火鋼、高合金鋼等難加工材料的粗加工和半精加工,在全國刀協組織的刀具切削表演賽上,雙副刃強力銑刀在加工高錳鋼材料時,得到好評。現已在二汽、大連柴油機廠等大型企業中廣泛使用。

    銑削鋼零件加工

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