帶圓刀片的旋轉(zhuǎn)刀片式刀具如鏜隶谒、銑類刀具俊戳，其刀片可在切削力作用下旋轉(zhuǎn)。數(shù)十年來這種結(jié)構(gòu)的刀具多少受到一些冷落⊙┪唬現(xiàn)在竭钝，卻正在得到汽車工業(yè)和其他制造業(yè)的表睞。

　　按照Lamb Technicon 加工系統(tǒng)公司研究和新品開發(fā)部主任Jairam Manjunathaiah的看法雹洗，旋轉(zhuǎn)刀片式刀具在制造業(yè)中突然重新出現(xiàn)香罐，其主要原因，是汽車發(fā)動機(jī)缸體新材料發(fā)展的需要时肿。從歷史上看庇茫，鑄鐵材料之所以曾被選為汽缸體和缸蓋材料是由于它兼具有強(qiáng)度、可鑄性螃成、阻尼性和導(dǎo)熱性等多種特性旦签，盡管如此，人們一直在進(jìn)行著新材料的開發(fā)研究寸宏，以求取代傳統(tǒng)的鑄鐵∧牛現(xiàn)今偿曙，高強(qiáng)度合金鑄鐵和球墨鑄鐵已被廣泛用作普通灰鑄鐵的換代材料，特別在柴油機(jī)制造中如此羔巢。而新近才在柴油機(jī)上推廣的一種新材料叫做蠕墨鑄鐵（CGI）附直。

　　CGI在組織結(jié)構(gòu)和性能方面，介乎灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間霹早。例如：它具有較高的強(qiáng)度和彈性模量矢锯，但阻尼性、導(dǎo)熱性和可鑄性遜于灰鑄鐵秋贤。歐洲汽車制造商已經(jīng)將CGI材料用于幾種汽缸體生產(chǎn)跛猛，而美國汽車制造商則還正在研究這種材料的使用，主要著眼于減少發(fā)動機(jī)排放量和提高其輸出功率奏喜。但是耿窍，CGI材料具備的高強(qiáng)度和耐磨性，在帶來一系列好處的同時(shí)效益，也增加了加工的困難较搔。盡管現(xiàn)在刀具的性能已有很大進(jìn)步。但仍不能完全滿足市場對其在加工質(zhì)量和效率上的需求缔道。

　　一項(xiàng)關(guān)于CGI材料高速連續(xù)切削的研究表明屈淫，此時(shí)硬質(zhì)合金刀具的壽命還不到加工灰鑄鐵時(shí)壽命的10％。刀具壽命急劇下降的原因享甸，通過最近的一項(xiàng)研究認(rèn)為：可能是由于灰鑄鐵含有過量的硫截碴，從而加工中在刀具表面形成了約5μm的硫化錳（硬質(zhì)合金刀具）薄層，它起到保護(hù)刃口和增加潤滑的作用蛉威。而CGI材料加工時(shí)并不在刀具上形成這種薄層日丹。

　　旋轉(zhuǎn)式刀片已有大約50年的歷史。刀片裝在徑向和止推軸承上蚯嫌，保證其自由轉(zhuǎn)動哲虾。這種旋轉(zhuǎn)使加工過程形成斜切作用，并使金屬切除過程中的切削刃接觸區(qū)不斷變化择示。從而降低了溫度束凑，同時(shí)使磨損沿整個(gè)切削刃圓周均勻分布，提高了刀具壽命栅盲，還降低了切削力和功率消耗汪诉，改善了表面粗糙度。

　　但長期以來谈秫，由于種種原因使這種刀具的使用受到了限制扒寄，首先是軸承系統(tǒng)的問題使刀具可靠性下降；其次是夾持刀片的刀夾尺寸過大私免；還有刀具和刀片的初始成本較高以及刀具設(shè)計(jì)缺乏有效的解析工具等木冈。

　　據(jù)Rotary Technologies公司副總裁介紹劫陌，上述種種問題，現(xiàn)在都有把握加以解決晶睦。大約在9～10年前，該公司為SR－71黑鳥（美國一種高空高速偵察機(jī)——譯注）的鈦合金零件层漠，設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)刀片的加工刀具時(shí)爱茫，確實(shí)存在軸承系統(tǒng)的問題。刀片轉(zhuǎn)動時(shí)涨旨，若傳入熱量較多慰沸，就會卡住。后來槽叮，公司采取措施改進(jìn)了軸承材料磷像，并開發(fā)出一種專門的耐高溫油脂專用于軸承潤滑。

　　通過這一系列開發(fā)研究津贩，公司最終制成了一種緊湊型刀夾系統(tǒng)：它由刀夾的定子及在其上的止推軸承和滾針軸承組成邦匆，從而促證刀夾的轉(zhuǎn)子在切削力作用下旋轉(zhuǎn)。刀片裝在轉(zhuǎn)子上尝江，由螺母固定涉波。定子底部制成燕尾狀以保證其在刀具上的移動導(dǎo)向，并藉夾緊機(jī)構(gòu)固定在所需位置上炭序。刀夾采用O型密封圈防止軸承被冷卻液或切屑污染啤覆。

　　上述改進(jìn)后的刀具目前運(yùn)行十分良好。在某汽車廠用非涂層硬質(zhì)合金刀片加工鑄鐵缸體時(shí)惭聂，切削速度76m/min窗声，壽命達(dá)到40000件/切削刃。實(shí)際上初次試驗(yàn)時(shí)壽命達(dá)79辜纲，000件笨觅。因?yàn)橛脩魮?dān)心軸承燒壞，所以決定每4O侨歉，OOO件換一次刀屋摇。其他切削參數(shù)為：切深2mm，切削速度76m/min幽邓，刀盤直徑355mm炮温，裝有18個(gè)帶軸承的刀滅。

　　在上述例子中核必，加工鑄鐵采用硬質(zhì)合金刀片的情況己經(jīng)較少茸汇。目前約有90％的鑄鐵件加工采用氮化硅（Si3N4）陶瓷。氮化硅能起到熱屏障的作用荒鳖，阻止切削熱傳入刀夾軸承居饵。而硬質(zhì)合金刀片則無熱障作用蛔交，故會傳入大量的熱。采用陶瓷刀片加工鑄鐵的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以干切削减严。鑄鐵件加工通常都采用干切削镐访。在機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)速度較高時(shí)，陶瓷刀片是唯一可行的選擇肮碗。若采用冷卻液限榆，則工作區(qū)域必須做到充分冷卻。在鐵削鈦合金起落架部件時(shí)始踪，冷卻液壓力達(dá)到6.9MPa笆唧，由主軸噴向切屑形成區(qū)域。這種冷卻條件能保證加工鈦合金時(shí)洁糟，旋轉(zhuǎn)刀片的刀具工作良好岸裙。

　　必須指出 使用陶瓷刀片時(shí)，冷卻液必須確保充分速缆。時(shí)斷時(shí)續(xù)會導(dǎo)致力片熱裂降允。

　　由于動漫下載的軸承是密封的，所以使用冷卻液不成問題激涤。只有在刀具或刀夾全部浸入液體時(shí)拟糕，才會影響O形密封圈的密封性。

　　這種結(jié)構(gòu)的刀夾十分耐用倦踢。例如某用戶的刀夾已使用數(shù)年送滞，但仍難以預(yù)測何時(shí)會損壞。于是干脆拆開一個(gè)舊刀夾辱挥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)和新刀夾相比犁嗅，沒有明顯磨損。

　　Rotary Technologies公司的另一項(xiàng)創(chuàng)新晤碘，是在銑刀上采用修光刀片褂微，以便在高速切削條件下改善工件表面粗糙度。通常每個(gè)銑刀使用一個(gè)修光刃刀槽园爷。有的用戶采用兩個(gè)修光刀片進(jìn)一步提高刀具壽命宠蚂。這種修光刃刀片采用不可調(diào)結(jié)構(gòu)，所以當(dāng)一個(gè)修光刃磨損后卷芜，另一個(gè)也得換掉夷朽。有些用戶在銑刀用鈍后，甚至不對修光刃刀片轉(zhuǎn)位使用元粹。而是把銑刀清理一下熄朴，換上一個(gè)新的修光刀片，繼續(xù)投入使用勺激。

　　旋轉(zhuǎn)刀片式刀具多數(shù)在流水線上使用雾鸠，要求加工系統(tǒng)剛性好限牢，重切削。但是纪娄，這類刀具在剛性較差的機(jī)床上也能使用戈裳。很多人一直被灌輸這樣的概念：圓形刀片的切削力較大。但是启毁，旋轉(zhuǎn)式的圓刀片正好相反硼县。其產(chǎn)生的切向力和徑向力都比標(biāo)準(zhǔn)銑刀小。因而只需較小的功率访递，機(jī)床剛性也不需要很高。所以同辣，即使是役齡十年以上的流水線拷姿，也能使用這類銑刀。

　　銑削和鏜削是各類汽車動力系統(tǒng)部件加工的主要工序旱函。缸體和缸蓋都有大量的銑削加工响巢。特別是汽缸體的鏜孔工序，常受到刀具壽命問題困擾棒妨。由于在流水線上換刀成本較高踪古，為了使刀具壽命能保持到一個(gè)班次，常被迫降低切削速度券腔。但是伏穆，為了在降低速度后仍保持金屬切除率不變，就必須提高進(jìn)給量纷纫，也就是增加了切削負(fù)荷枕扫、扭矩和切削力。因此就需要剛性很高的機(jī)床和夾具辱魁≡锏撸苦在上述鏜孔工序中采用旋轉(zhuǎn)刀片技術(shù)，就可以在較高的切削速度下工作而不會犧牲刀具的性能和壽命轨赦，從而問題就可得到緩解睛赁。

　　下面的一個(gè)試驗(yàn)，說明旋轉(zhuǎn)刀片的刀具技術(shù)在延長壽命方面的作用谈芬。

　　在戴姆勒-克萊斯勒（Daimler-Chrysler）公司的Tren－ton發(fā)動機(jī)廠徙祥，加工DCX型小貨車3.3L和3.8L的V6發(fā)動機(jī)。工序?yàn)楦咨w平面精銑盼涵。原來的標(biāo)準(zhǔn)銑刀為14齒之仍，Si3N4刀片，刀具壽命500件古告。試驗(yàn)用的旋轉(zhuǎn)刀片式銑刀為12齒楔答，Si3N4圓形刀片谆藐，外加一個(gè)修光刀片。直徑和標(biāo)準(zhǔn)銑刀相同。刀具壽命達(dá)到7500件鸠澈。而且禀综，修光刀片轉(zhuǎn)個(gè)位，還可再加工75OO動漫亏狰。

　　另一試驗(yàn)實(shí)例：一把旋轉(zhuǎn)刀片的面銑刀和同規(guī)格的面銑刀相比，切削參數(shù)相同時(shí)偶摔，刀具壽命提高1倍暇唾，同時(shí)表面粗糙度和平面度較好，功率消耗較少辰斋。若刀具壽命相同時(shí)策州，旋轉(zhuǎn)刀片的刀具可以在更高的速度下工作。

　　旋轉(zhuǎn)刀片鏜刀 目前旋轉(zhuǎn)刀片的刀具技術(shù)宫仗，正在向鏜孔工序沖刺够挂。一項(xiàng)獲得專利的鏜孔刀具技術(shù)，承諾在汽缸鏜孔時(shí)降低功率消耗藕夫。Lamb Technicon公司的工作人員使用專用設(shè)計(jì)軟件孽糖，生產(chǎn)了一種在一定切削參數(shù)范圍內(nèi)，使刀片持續(xù)旋轉(zhuǎn)的鏜孔刀具毅贮。普遍鏜刀一般不能在高于100m/min的速度下工作办悟，因?yàn)榈毒邏勖鼤蠓冉档汀５D(zhuǎn)刀片的鏜刀炊捻，即使在加工CGI材料時(shí)驱请，也能像加工灰鑄鐵那樣，達(dá)到730m/min以上的速度拼建。而且墓永，刀縣壽命還比普通鏜刀在低速下工作時(shí)高出1倍。旋轉(zhuǎn)刀片的鏜刀粗鏜時(shí)的表面粗糙度辜尝，和普遍鏜刀精鏜一樣好毫蚁。孔的圓度偏差雳址，亦在允許范圍內(nèi)——說明該刀具的軸承有足夠的剛性析深。因此可以說：采用旋轉(zhuǎn)刀片的鏜刀，將是高速加工CGI材料零件唯一可行的解決方案敌痘。

　　汽缸鏜孔工序是一個(gè)級進(jìn)式加工過程：即鏜刀的每個(gè)刀夾的切削深度都有微小差別咨锐。雖然到目前為止，這種刀具還未正式用于生產(chǎn)，但已十分接近實(shí)用系馁”弁猓可以預(yù)計(jì)，采用這種刀具用戶將在切削速度和刀具壽命兩方面都會獲巨大好處喇颁。

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