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新型刀片可调式机夹硬质合金端铣刀的设计
作者:济南二机床集团 赵东泉 赵元吉
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钨钢铣刀, 立铣刀, 整体铣刀, 盘铣刀, 螺纹铣刀, ...
1 问题的提出

目前不少机械制造厂所使用的小直径端铣刀(f30~f40mm)均为焊接式,由于这种结构的铣刀不能重磨,当刀片磨钝或刀刃被碰坏后,只能将刀具整体报废。有的大型机械制造厂,一年要报废上万把铣刀,浪费非常严重。为了解决这个问题,笔者设计了一种新型“刀片可调式机夹硬质合金端铣刀”(已获国家专利)。经过多年生产实践证明,使用这种端铣刀既能满足加工使用要求,又可大大降低生产成本。

2 铣刀的结构与加工

图1为该端铣刀的结构示意图。端铣刀由刀具主体1、推顶翅2、两片异形刀片3、两个夹紧螺钉4(M6×22)和一个调节螺钉5(M6×35)组成。当刀片磨钝后,松开两个夹紧螺钉4,扭动调节螺钉5,推顶翅2即可将两刀片同时顶出;调整刀片的伸出长度,用两个夹紧螺钉4将刀片夹紧,再刃磨两个刀片的副后刀面,端铣刀即可继续使用。经多次调整、重磨后刀片长度太短,不能再继续使用时,只需换上两片新刀片并刃磨其副后刀面,铣刀即可继续使用。该端铣刀特有的刀片可调结构有效地避免了刀体的整体报废。


1.刀具主体 2.推顶翅 3.异形刀片 4.夹紧螺钉 5.调节螺钉
图1 刀片可调式机夹硬质合金端铣刀结构示意图


图2 铣刀主体结构示意图

铣刀的主体结构示意图见图2。如图所示,刀具的尾部锥体通过连接套固定在铣床的主轴锥孔中,刀体前端两个异形刀槽用于安装刀片。加工刀槽时,首先应加工好刀具主体上f8H8的定位孔(该孔用于安装推顶翅),然后用片铣刀铣出宽1mm、长40mm的弹性槽,再用带4°锥角的小直径(f5mm)立铣刀铣出异形刀槽,并用f4mm的小立铣刀清根。在刀体的前端铣出两个R10的容屑槽,便于切屑的变形和排出。与刀片前刀面接触的异形刀槽表面与刀体中心的距离为3mm,以增加支承刀片下表面的刀体厚度(这一部位是整个刀体的薄弱环节,过去曾试制过一批刀片前刀面通过刀体中心的端铣刀,但由于支承刀片的刀体厚度较薄,切削力过大时会使该部位产生变形)。为了增加刀体前端的强度(尤其是上述薄弱环节的强度),可选用高速钢作为刀体前端材料,尾锥选用40Cr, 材质,并用焊接方式连接。安放刀片的异形槽靠近刀体中心的部位较宽,可避免刀具在高速旋转时因离心力过大而将刀片甩出。铣刀推顶翅结构见图4:右端为f8-0.03mm的圆柱体与推顶翅一起从刀体的前段装于刀体中。异型刀片(在专用夹具中磨出)见图4,加工钢和铸铁时可分别选用YT类和YG类硬质合金材料。


图3 推顶翅结构示意图


图4 异型刀片结构示意图

3 刀片的几何角度

铣刀异型刀片的几何角度如图5所示。


图5 刀具的几何角度

由于在主刀刃上磨出了0.5×45°的刀棱(见图4),所以A点向刀体内移动的距离为AE=0.35mm,而
DA=7+10-0.35=16.65mm
tanb=tan∠DAO=3/16.65

b=10°

由于刀片前刀面的实际高度高于刀杆中心3mm,由图4、图5可知,切削平面Px(AC)与刀片的主后刀面间的夹角为
ao=10°+4°=14°

又因∠O1AB=90°,sin∠O1AD=(2.5-0.5)/2.5=0.8
∠O1AD=52°
则A点的前角为
ao=90°-52°-10°=28°

刀具的直径可由下式计算
2OA≈2OE
OE=16.65/cosb

OA=16.65/cos10°=16.9mm
则铣刀直径为
2×OA=33.8mm

采用新型刀片可调式机夹硬质合金端铣刀加工时的推荐切削用量:每齿进给量ap=0.1~0.15mm/Z,切削速度v=90~100m/min,进给速度vf=200~220mm/min,切削深度ap=4~6mm。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (3/6/2005)
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