立裝刀片機(jī)夾組合銑刀的設(shè)計(jì)工藝

圖1 機(jī)床導(dǎo)軌截形圖

1 引言

2004 年我公司與大連機(jī)床廠技術(shù)合作啄踊，設(shè)計(jì)制造如圖1所示的機(jī)床導(dǎo)軌型面的機(jī)夾銑刀忧设。機(jī)床導(dǎo)軌為灰鐵鑄件，毛坯余量較大(15mm)且不均勻颠通，加工行程長(最多達(dá)9m)址晕，加工條件比較惡劣，經(jīng)常造成原平裝刀片機(jī)夾銑刀的打刀現(xiàn)象顿锰，影響加工精度及生產(chǎn)效率谨垃。由于平裝刀片機(jī)夾銑刀不宜組合使用，需要各面分別銑削硼控，銑削加工時(shí)間長刘陶，因此影響加工尺寸精度。為此，采用立裝刀片形式匙隔，增加銑刀強(qiáng)度疑苫，針對較大截形面合理排布刀片，輪流切削纷责，以降低各刀片的切削負(fù)荷恒建，同時(shí)，將各面加工銑刀同軸組合剿哪，保證了復(fù)雜型面的一次性銑削匿贴。

2 設(shè)計(jì)方案

型面輪切刀齒的排布
為保證切削過程的穩(wěn)定性，各型面的輪切刀齒數(shù)應(yīng)相同霸臂，刀齒排布方式如圖2所示。根據(jù)銑刀的不同直徑確定齒距范圍為50～60mm托蜡，既保證了刀體的強(qiáng)度辈拔，又能保證切削的連續(xù)性，減少切削振動(dòng)谢燎。由于這種排布的刀齒數(shù)必須為型面輪切組數(shù)的倍數(shù)匙典，如型面寬60mm、銑刀直徑為f235時(shí)钧椿，需4組刀片輪切宜箩，刀齒數(shù)只能是12或16，這樣齒距分別偏大或偏小盹屠。針對這種情況题禀，在機(jī)床功率允許的情況下，采取了如圖2b所示的排布方式膀捷。

a)
b)

圖2 刀齒排布圖

圖3 徑向前角的合理確定

由于加工時(shí)是多刀組合使用迈嘹，各刀位置相對固定，即銑刀外圓直徑基本確定全庸，由前述刀齒排布方式即可確定刀具齒數(shù)秀仲。
切削角度的確定
由于加工材料為灰鑄鐵，抗拉強(qiáng)度較低壶笼，切屑為碎狀切屑神僵，所以側(cè)前角確定為-8o，自然形成了切削后角為8o覆劈。同理保礼，背前角也確定為-8o，保證了端齒的切削后角墩崩，同時(shí)使得切屑的流動(dòng)方向較為合理氓英。對于角度斜平面，有背前角則產(chǎn)生角度偏差(偏差原因后敘述)，因此將斜平面加工用角度銑刀的背前角設(shè)計(jì)角度定為 0o铝阐。采用這種雙負(fù)切削刃方式以睦，由于刀片無后角，不僅刀片強(qiáng)度高昂游，而且還可以使刀片利用率提高一倍滤钠，經(jīng)濟(jì)性比較好。

大直徑銑刀需要對側(cè)前角進(jìn)行驗(yàn)證跳窖，如圖3所示祠裸，由于大直徑銑刀刀體曲率較小，如果刀齒側(cè)前角大职靴，則會(huì)使頂刃后刀面部分沉于刀體之內(nèi)眶昵，因此，其約束條件為

g≤arctan (R²+K²)^?-r

—————

K
式中R——銑刀半徑

r——刀體半徑
K——刀片寬度

當(dāng)計(jì)算出前角g<- 8°時(shí)欲广，取g=-8°拔衙；反之，則取計(jì)算角度繁触。

a)	b)
圖4 刀片槽形式
圖5 容屑槽形式

3 刀具設(shè)計(jì)

刀片栓稻、螺釘?shù)倪x擇
銑削型面的寬度最大達(dá)70mm，若采用輪切刀齒組數(shù)過多句惯，則使加工表面質(zhì)量變差土辩，且會(huì)急劇增加單齒的切削量∏酪埃考慮到毛坯切削余量較大拷淘，因此采用了大、小兩種長方體刀片蒙保，長辕棚、寬、厚規(guī)格尺寸分別為19.05mm×12.7mm×7mm 和15.875mm×12.7mm×7mm邓厕，中心有螺釘孔逝嚎，采用錐面夾緊的M5螺釘。
刀片槽详恼、容屑槽的設(shè)計(jì)
如圖4所示补君，刀片靠后面及受力側(cè)面兩面定位，在受力側(cè)面開空刀槽昧互，以避免刀片扭轉(zhuǎn)挽铁。對于中部封閉刀槽，應(yīng)使槽寬大于刀片寬度机凭，以保證刀片安裝方便迟伤。

考慮到容屑空間及刀體強(qiáng)度窖升，優(yōu)選如圖5 所示容屑槽型，其槽深為9mm娘型。小直徑銑刀可設(shè)計(jì)成前通開放式容屑槽呕瞎。

尺寸修正

由于刀片為直線切削刃，且存在軸向前角铝矢，所以在主切削刃各點(diǎn)上端面的徑向前角會(huì)產(chǎn)生差異婉肆，即由外到里主切削刃上各點(diǎn)偏距依次增大，這就造成各點(diǎn)相對于銑刀軸線的回轉(zhuǎn)直徑依次增大跪消，銑削后并非是理想的平面衰惜，而是中間內(nèi)凹的曲面。因此准魁，需要進(jìn)行必要的修正挤夕，即將刀片沿主切削刃旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，以彌補(bǔ)尺寸差異卤竭，提高加工平面精度椿访。刀片旋轉(zhuǎn)方向如圖6 所示，旋轉(zhuǎn)角度為

圖6 尺寸修正圖	圖7 刀片移動(dòng)形成有效直徑
圖8 刀片第一次旋轉(zhuǎn)出側(cè)前角	圖9 刀片第二次旋轉(zhuǎn)背前角
圖10 刀片第三次旋轉(zhuǎn)修正角
圖11 銑刀三維效果圖

q≈tan^-1	[(L·tang_軸)²+R²]^?-R
	—————————
	L

式中L——刀片長度

R——銑刀半徑

g_軸——刀具軸向前角

繪圖
由于立裝刀片銑刀對刀片槽的加工精度要求較高虑润，需要采用數(shù)控機(jī)床來加工，所以在設(shè)計(jì)時(shí)加酵，我們采用CATIA 軟件直接進(jìn)行實(shí)體設(shè)計(jì)拳喻，具有三維旋轉(zhuǎn)角度的刀具在實(shí)體造型中的設(shè)計(jì)步驟和順序如下：
1. 建立刀體實(shí)體，插入一個(gè)body猪腕，并在body 上生成刀片冗澈。
  讓刀片的刀尖點(diǎn)沿X 軸移動(dòng)，移動(dòng)數(shù)值等于銑刀半徑(見圖7)陋葡。
  
  刀片以柱刃為軸線旋轉(zhuǎn)出側(cè)前角-8°(見圖8)亚亲。
2. 刀片以X 軸為軸線旋轉(zhuǎn)出背前角-8°(見圖9)。
3. 按計(jì)算角度以端刃為軸旋修正刀片的刃傾角(見圖10)腐缤。
  這樣捌归，刀片在刀體上的理論正確位置就擺放出來了。這里面需要特別強(qiáng)調(diào)的是：刀片旋轉(zhuǎn)一定要按照以上次序岭粤，否則會(huì)造成刀具角度誤差惜索。
4. 用上述包含所有正確角度的刀片和刀體作布爾運(yùn)算，切出刀片槽的正確位置惰衬，最后在刀片槽上開出容屑槽和空刀槽等細(xì)節(jié)铡碧。
5. 輸出途徑有兩條：一是輸出傳統(tǒng)的1:1的二維圖(*.dwg文件)；二是把數(shù)模直接生成igs文件羔题，用于后續(xù)的數(shù)控編程愧蔬。
最后首捶，通過三維效果圖可直觀確定銑刀結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性(見圖11)，并利用軟件功能可自動(dòng)生成裝配總成和刀體的二維圖及任意剖面圖茴夯。

4 結(jié)語

這次是我廠首次設(shè)計(jì)立裝刀片銑刀按冷，它不僅為我廠機(jī)夾類刀具開發(fā)了一大塊新品種，同時(shí)也為我廠的刀具專業(yè)在CAD/CAM 的結(jié)合上進(jìn)行了有效的探索糯湃，并取得了良好的效果些援。

由于設(shè)計(jì)采用了三維實(shí)體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)使用的數(shù)呐趵蓿可直接形成數(shù)據(jù)文件准徘，用于數(shù)控編程，大大縮短了數(shù)控編程的時(shí)間艾遗，壓縮了制造周期洛退，保證了加工制造精度，贏得了用戶滿意杰标。

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銑刀刀片機(jī)床加工技術(shù)合作鑄件

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						</ul>
						</div>
			
			<script>
			var ph=document.getElementById("phone");
			var otime=null;
			var num=-310;
			function tomove(){
				if(!ph) {
					return;
				}
				otime=setInterval(function (){
					num+=10;
					if(num==310)
					{
						num=-310;
						clearInterval(otime);
					}
					ph.style.backgroundPosition=num+"px 0px";
					//console.log(num);

},20)
				}
			tomove();
			setInterval(function(){
				tomove();	
			},3000);
			//生成二維碼
			var qrcode = new QRCode(document.getElementById("qrcode"), {
				width : 90,
				height : 90
			});

function makeCode () {		
				var elText = self.location.href;
				qrcode.makeCode(elText);
			}

makeCode();

<footer>
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</footer>

a)	b)
圖2 刀齒排布圖
圖3 徑向前角的合理確定

g≤arctan	(R²+K²)^?-r
	—————
	K