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当可转位铣刀的合理选用

发布时间:2021-09-10 23:28:30 阅读: 来源:外墙岩棉复合板厂家

可转位铣刀的合理选用

目前可转位铣刀已广泛应用于各行业的高效、高精度铣削加工,其种类已基本覆盖了现有的全部铣刀类型。由于可转位铣刀结构各异、规格繁多,选用时有一定难度,而可转位铣刀的正确选择和合理使用是充分发挥其效能的关键。本文拟就可转位铣刀的合理选用提供一些依据,供广大用户参考。

1.可转位铣刀的类型

(1)可转位面铣刀:主要有平面粗铣刀、平面精铣刀、平面粗精复合铣刀三种。

(2)可转位立铣刀:主要有立铣刀、孔槽铣刀、球头立铣刀、R立铣刀、T型槽铣刀、倒角铣刀、螺旋立铣刀、套式螺旋立铣刀等。

(3)可转位槽铣刀:主要有三面刃铣刀、两面刃铣刀、精切槽铣刀。

(4)可转位专用铣刀:用于加工某些特定零件,其型式和尺寸取决于所用机床和零件的加工要求。此类铣刀种类较多,如加工电机转子槽的可转位转子槽铣刀,加工曲轴的可转位曲轴铣刀(外铣刀、内铣刀、车拉刀),加工路道岔的可转位锰叉道岔铣刀,加工螺杆的可转位螺杆铣刀,加工叶轮的可转位叶轮铣刀,加工火车车轮的可转位轮缘铣刀等。

(5)可转位组合铣刀:由两个或多个铣刀组装而成,可一次加工出形状复杂的一个成形面或几个面。

2. 可转位铣刀的结构

可转位铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。由于刀片在刀体上有多种定位与夹紧方式,刀片定位元件的结构又有不同类型,因此可转位铣刀的结构形式有多种,分类方法也较多。但对用户选择刀具结构类型起主要作用的是刀片排列方式,排列方式可分为平装结构和立装结构两大类。

(1)平装结构(刀片径向排列)

国外以SANDVIK公司的产品为代表,国内大多数工具厂生产的可转位铣刀均采用此种结构型式(见图1)。

平装结构铣刀的刀体结构工艺性好,容易加工,并可采用无孔刀片(刀片价格较低,可重磨)。由于需要夹紧元件,刀片的一部分被覆盖,容屑空间较小,且切削力方向的硬质合金截面较小,故平装结构的铣刀一般用于轻型和中量型的铣削加工。

(2)立装结构(刀片切向排列)

国外以INGERSOLL公司的产品为代表,国内哈一工英格索尔数控刀具厂、陕西航空硬质合金工具厂均生产此种结构型式的铣刀(见图2)。

立装结构的刀片只用一个螺钉固定在刀槽上,结构简单,转位方便。虽然刀具零件较少,但刀体的加工难度较大,一般需用五坐标加工中心进行加工。由于刀片采用切削力夹紧,夹紧力随切削力的增大而增大,因此可省去夹紧元件,增大容屑空间。由于刀片并注意脱模会较困难;切向安装,在切削力方向的硬质合金截面较大,因而可进行大切深、大走刀量切削,这种铣刀适用于重型和中量型的铣削加工。

3. 可转位铣刀的角度选择

可转位铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。为满足不同的加工需要,有多种角度组合型式。各种角度中最主要的是主偏角和前角(制造厂的产品样本中对刀具的主偏角和前角一般都有明确说明)。

(1)主偏角Kr

主偏角为切削刃与切削平面的夹角。可转位铣刀的主偏角有90°、88°、75°、70°、60°、45°等几种。

主偏并且房间应有足够的空间角对径向切削力和切削深度影响很大。径向切削力的大小直接影响切削功率和刀具的抗振性能。铣刀的主偏角越小,其径向切削力越小,抗振性也越好,但切削深度也随之减小(见图3)。

①90°主偏角在铣削带凸肩的平面时选用,一般不用于纯平面加工。该类刀具通用性好(即可加工台阶面,又可加工平面),在单件、小批量加工中选用。由于该类刀具的径向切削力等于切削力,进给抗力大,易振动,因而要求机床具有较大功率和足够的刚性。在加工带凸肩的平面时,也可选用88°主偏角的铣刀,较之90°主偏角铣刀,其切削性能有一定改善。

②60°~75°主偏角适用于平面铣削的粗加工。由于径向切削力明显减小(特别是60°时),其抗振性有较大改善,切削平稳、轻快,在平面加工中应优先选用。75°主偏角铣刀为通用型刀具,适用范围较广;60°主偏角铣刀主要用于镗铣床、加工中心上的粗铣和半精铣加工。

③45°主偏角此类铣刀的径向切削力大幅度减小,约等于轴向切削力,切削载荷分布在较长的切削刃上,具有很好的抗振性,适用于镗铣床主轴悬伸较长的加工场合。用该类刀具加工平面时,刀片破损率低,耐用度高;在加工铸铁件时,工件边缘不易产生崩刃。

(2)前角γ

铣刀的前角可分解为径向前角γf和轴向前角γp,径向前角γf主要影响切削功率;轴向前角γp则影响切屑的形成和轴向力的方向,当γp为正值时切屑即飞离加工面。径向前角γf和轴向前角γp正负的判别见图4。

常用的前角组合形式如下:

①双负前角双负前角的铣刀通常均采用方形(或长方形)无后角的刀片,刀具切削刃多(一般为8个),且强度高、抗冲击性好,适用于铸钢、铸铁的粗加工。由于切屑收缩比大,需要较大的切削力,因此要求机床具有较大功率和较高刚性。由于轴向前角为负值,切屑不能自动流出,当切削韧性材料时易出现积屑瘤和刀具振动。

凡能采用双负前角刀具加工时建议优先选用双负前角铣刀,以便充分利用和节省刀片。当采用双正前角铣刀产生崩刃(即冲击载荷大)时,在机床允许的条件下亦应优先选用双负前角铣刀。

②双正前角双正前角铣刀采用有带后角的刀片,这种铣刀楔角小,具有锋利的切削刃。由于切屑收缩比小,所耗切削功率较小,切屑成螺旋状排出,不易形成积屑瘤。这种铣刀最宜用于软材料和不锈钢、耐热钢等材料的切削加工。对于刚性差(如主轴悬伸较长的镗铣床)、功率小的机床和加工焊接结构件时,也应优先选用双正前角铣刀。

③正负前角(轴向正前角、径向负前角)这种铣刀综合了双正前角和双负前角铣刀的优点,轴向正前角有利于切屑的形成和排出;径向负前角可提高刀刃强度,改善抗冲击性能。此种铣刀切削平稳,排屑顺利,金属切除率高,适用于大余量铣削加工。

4.可转位铣刀的齿数(齿距)

铣刀齿数多,可提高生产效率,但受容屑空间、刀齿强度、机床功率及刚性等的限制,不同直径的可转位铣刀的齿数均有相应规定。为满足不同用户的需要,同一直径的可转位铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。

①粗齿铣刀适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削加工;当机床功率较小时,为使切削稳定,也常选用粗齿铣刀。

②中齿铣刀系通用系列,使用范围广泛,具有较高的金属切除率和切削稳定性。

③密齿铣刀主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工。在专业化生产(如流水线加工)中,为充分利用设备功率和满足生产节奏要求,也常选用密齿铣刀(此时多为专用非标铣刀)。

为防止工艺系统出现共振,使切削平稳,还开发出一种不等分齿距铣刀。如英格索尔公司的MAX-I系列、瓦尔特公司的NOVEX系列铣刀均采用了不等分齿距技术。在铸钢、铸铁件的大余量粗加工中建议优先选用不等分齿距的铣刀。

5. 可转位铣刀的直径

可转位铣刀直径的选用视产品及生产批量的不同差异较大,刀具直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸。

(1)平面铣刀

选择平面铣刀直径时主要需考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内,也可将机床主轴直径作为选取的依据。平面铣刀直径可按D=1.5d(d为主轴直径)选取。在批量生产时,也可按工件切削宽度的1.6倍选择刀具直径易于安装保护。

(2)立铣刀

立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求,并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。如系小直径立铣刀,则应主要考虑机床的最高转数能否达到刀具的最低切削速度(60m/min)。

(3)槽铣刀

槽铣刀的直径和宽度应根据加工工件尺寸选择,并保证其切削功率在机床允许的功率范围之内。

6.可转位铣刀的最大切削深度

不同系列的可转位面铣刀有不同的最大切削深度。最大切削深度越大的刀具所用刀片的尺寸越大,价格也越高,因此从节约费用、降低成本的角度考虑,选择刀具时一般应按加工的最大余量和刀具的最大切削深度选择合适的规格。当然还需要考虑机床的额定功率和刚性应能满足刀具使用于最大切削深度时的需要。

7.进口和国产可转位铣刀的比较

国外可转位刀具从七十年代开始全面普及和发展,到八十年代进入成熟期。近十几年来我国可转位铣刀和刀片的开发和生产发展速度也很快,可转位铣刀刀体加工的关键工序基本上已使用数控机床和加工中心,一部分可转位铣刀通用产品(面铣刀、立铣刀、槽铣刀等)已达到国外八十年代中期水平。有些生产厂通过引进国外刀具制造技术,在国内生产国外公司的刀具产品,质量和性能均达到国外刀具的水平,但价格却相当于国产刀具的价格。国内很多行业使用的可转位专用铣刀过去主要靠进口,近几年已逐步实现国产化。

通过技术引进,国内生产的一般铣削用刀片已接近国外同类产品水平(如株洲硬质合金厂三分厂、自贡硬质合金厂十五分厂的产品)。但一些高精度刀片、带断屑槽及曲线刃刀片以及陶瓷、超硬材料的铣削刀片,无论产量还是质量与国外相比均存在较大差距。

进口的可转位铣刀和刀片尽管在质量和性能上有相当优势,但价格较高,通常为国产刀具的3~10倍,其零配件的价2、参考标准格更高,一般企业很难承受。目前,国产的一般加工用可转位铣刀和刀片已完全能满足使用要求,已无必要采用进口刀具。

8. 刀片牌号的选择

合理选择刀片硬质合金牌号的主要依据是被加工材料的性能和硬质合金的性能。一般用户选用可转位铣刀时,均由刀具制造厂根据用户加工的材料及加工条件配备相应牌号的硬质合金刀片。

由于各厂生产的同类用途硬质合金的成份及性能各不相同,硬质合金牌号的表示方法也不同,为方便用户,国际标准化组织规定,切削加工用硬质合金按其排屑类型和被加工材料分为三大类:P类、M类和K类。根据被加工材料及适用的加工条件,每大类中又分为若干组,用两位阿拉伯数字表示,每类中数字越大,其耐磨性越低、韧性越高。

(1)P类合金(包括金属陶瓷)

用于加工产生长切屑的金属材料,如钢、铸钢、可锻铸铁、不锈钢、耐热钢等。分类号及选择原则如下:

P01P05P10P15P20P25P30P40P50

2)M类合金

用于加工产生长切屑和短切屑的黑色金属或有色金属,如钢、铸钢、奥氏体不锈钢、耐热钢、可锻铸铁、合金铸铁等。分类号及选择原则如下:

M10M20M30M40

(3)K类合金

用于加工产生短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料,如铸铁、铝合金、铜合金、塑料、硬胶木等。分类号及选择原则如下:

K01K10K20K30K40

各厂生产的硬质合金虽然有各自编制的牌号,但都有对应国际标准的分类号,选用十分方便。

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