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MAX-I型可转位铣刀系列的开发与应用
查看次数:538   更新时间:2009/12/7 14:45:36
为满足国家经济建设(尤其是宝钢二期工程建设)对国产可转位刀具的需求,我公司从“七五”期间开始引进德国英格索尔(Ingersoll)公司MAX-I型可转位铣刀系列产品的生产技术和成套设备,随后又购进数台SUN工作站和SDRC公司的I-DEAS应用软件包,运用先进的CAD/CAM技术开发生产国产可转位刀具。迄今,我公司已开发生产了近50个品种、近300个规格的可转位铣刀以及70余种可转位刀片,此外还可以生产各种非标刀具产品,为我国可转位刀具设计、制造水平的提高作出了贡献。

2 MAX-I型可转位铣刀的特点

(a)MAX-I型刀片 (b)普通刀片
图1 MAX-I型刀片与普通刀片在刀体上位置的比较
MAX-I型可转位铣刀系列是一种结构先进、性能优良的数控刀具,适用于在加工中心等数控机床上加工钢、铸铁、耐热合金、有色金属及各种特殊材料工件,可较好满足数控机床高精度、高效率、自动化的加工要求。MAX-I型可转位铣刀具有以下特点:
  1. MAX-I型铣刀的轴向跳动等主要精度指标比国家标准GB5340~5342-85的要求显著提高,如标准规定Ø200面铣刀的轴向跳动量为0.05mm,MAX-I型铣刀则达到0.02mm;标准规定支承面的端面跳动量为0.02mm,MAX-I型铣刀则达到0.003mm。MAX-I型铣刀杆类刀具刀柄采用削平柄或7:24锥柄,孔类刀具刀柄也可与数控机床装夹部分良好匹配,可方便地实现自动装卸。
  2. MAX-I型铣刀的刀片采用切向排列,承受切削力的截面大,因此可充分发挥机床效率,实现大进给、大切深加工。由于刀片受力截面大、磨损区域宽,刀刃周围不易磨损,因此切削刃强度提高,不易引起崩刃。图1为MAX-I型刀片与普通刀片在刀体上位置的比较。

    图2 MAX-I型刀片的紧固

    图3 LY-004型铣刀示意图

    图4 刀片型线搭接图

    图5 刀片错位值Δ和径向前角a
  3. MAX-I型刀片利用切削力夹紧,只用一个螺钉即可固定在刀槽中(见图2),刀具结构简单,容屑槽大,排屑流畅,金属切除率高,且刀片更换快速、定位准确,不需使用更换刀片和测量定位的专用设备及各种夹具。
  4. MAX-I型铣刀的刀体采用优质合金钢材料制造,经过调质、氮化处理后,具有很高硬度和强度,增加了铣刀使用寿命。

3 MAX-I型可转位铣刀的设计方法

以LY-004型铣刀(见图3)为例介绍其设计方法。首先在计算机上绘出刀具标准型线;然后对刀具标准型线进行分段,每段直线分别由硬质合金刀片的刀刃线组成;再将各刀片在规定的公差范围内进行搭接。如图4所示,刀刃型线由刀片A、B、C搭接而成。
刀片按刀刃型线搭接排列好后,根据英格索尔MAX-I型可转位铣刀的结构,可采用以下两种设计方法:
  1. 刀片错位形成切削落差
    根据图5所示几何关系,刀片错位值Δ和径向前角a的计算公式分别为
    Δ= 1 [ Wb+C1
     
    D2 -1)
     
    C21+W2b
    ]
     
    2
    a=arcsin(
     
    D
    式中:Wb——刀片宽度在轴向截面上的度量值
    C1——后角落差
    D——切削刃回转直径
    将刀片按计算出的Δ值进行错位,然后转到要求的位置上,再设计出相应的排屑槽、空刀孔和螺钉孔即可。图4所示刀片A即按此方法设计。
  2. 直接转后角
    将刀片排列好后,不进行错位,而是直接绕刀片的切削刃转一个后角。图4所示斜面刀片B、C即按此方法设计。该设计方法可保证刀刃型线的准确性。

4 MAX-I型可转位铣刀的主要精度指标

MAX-I型可转位铣刀(系列)的主要精度指标见表1。
表1 MAX-I型铣刀(系列)的主要精度指标
铣刀类型 圆跳动(mm) 内孔公差
(mm)
柄部公差
(mm)
基准面公差
(mm)
径向 轴向
平面粗铣刀 0.03 0.03 d≤40
+0.025
+0.010
d=60
+0.03
+0.01
0.003
平面粗精复合铣刀 圆周刃 0.03 0.03
精刀片 0.003
平面精铣刀 0.003
槽铣刀 0.03 0.02 同上 同上
立铣刀 0.02 0.02 D=25
0~0.013
D=32~50
0~0.016
螺旋立铣刀 0.05 0.05
球头立铣刀 0.05

5 MAX-I型可转位铣刀的切削用量

MAX-I型可转位铣刀的推荐切削用量见表2。
表2 MAX-I型可转位铣刀推荐切削用量
加工材料 材料性能 切削速度
(m/min)
每齿进给量(mm/z)
平面铣刀、槽铣刀 立铣刀
粗铣 精铣 负前角 正前角
铸铁 低硬铸铁 ≤170HB 60~90 90~120 0.5~1.2 0.3~0.9 0.15~0.4
中硬铸铁 170~180HB 55~80 75~105 0.3~1.0 0.3~0.8 0.1~0.3
高硬铸铁 220~300HB 45~60 60~90 0.2~0.8 0.2~0.6 0.1~0.2
普通钢 400~700N/mm2 120~240 150~300 0.3~1.0 0.2~0.8 0.15~0.4
低硬合金钢 500~800N/mm2 90~180 120~240 0.3~0.9 0.2~0.8 0.1~0.3
中硬合金钢 800~1100N/mm2 60~120 60~120 0.3~0.8 0.2~0.6 0.1~0.25
高硬合金钢 1100~1400N/mm2 25~60 30~90 0.2~0.8 - 0.08~0.15
铸钢 400~700N/mm2 45~90 75~140 0.3~1.0 0.3~0.8 0.1~0.3
黄铜 - 150~600 300~900 0.25~0.50
青铜 - 90~300 150~300 0.25~0.50
- 900~4500 ≥1500 0.15~1.00
- 1500~4500 ≥1500 0.15~1.00
在满足用户生产节拍要求的前提下,为保证切削安全,建议用户首先选用低于推荐值的切削用量进行切削试验,如粗铣加工普通钢的切削速度推荐值为120~240m/min,可首先选用100~120m/min进行切削试验;每齿进给量推荐值为0.2~0.8mm,可首先选用0.2~0.4mm进行切削试验。

6 结语

无油轴承通过消化吸收引进技术以及对可转位铣刀CAD/CAM技术的大量研究,我公司除研制开发了各种型式、规格的Ingersoll标准MAX-I型可转位铣刀产品外,还根据市场需求研制开发了一大批非标、复杂可转位铣刀,如加工电机转子槽专用可转位铣刀、加工汽车发动机曲轴用可转位铣刀、加工铁道锰叉、道岔专用可转位成形铣刀、重型机械行业用齿轮铣刀、冷冻机行业用螺杆转子铣刀等,其中许多产品填补了国内空白,成功地替代了价格昂贵的进口刀具,有力地推动了机械制造行业的刀具国产化进程。
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