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MAX-I型可轉位銑刀系列的開發(fā)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(fā)生產國產可轉位刀具。迄今,我公司已開發(fā)生產了近50個品種、近300個規(guī)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(yōu)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(guī)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(guī)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(fā)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(qū)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(yōu)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(guī)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(   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0.020.02D=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-150~600300~9000.25~0.50青銅-90~300150~3000.25~0.50-900~4500≥15000.15~1.00-1500~4500≥15000.15~1.00
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(jié)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(fā)了各種型式、規(guī)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(fā)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(fā)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(yè)用齒輪銑刀、冷凍機行業(yè)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(yè)的刀具國產化進程。

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