几种国产立装可转位铣刀及其应用

1 引言

上世纪70 年代,我国开始应用和制造可转位铣刀。经过30 多年的努力,在吸收国外先进技术的同时,开发了适用于我国制造业的各类可转位刀具。
从刀片的安装结构分:主要有立装结构和平装结构,其中立装结构可转位铣刀由于刀片采用切向安装,切削 力方向硬质合金截面大,抗压强度高,因而可进行大切深、大走刀量加工；同时,由于刀片采用切削力夹紧,随着切削力的增大夹紧力也增大,省去了夹紧元件,设计时可增大排屑槽,结构简单紧凑,因此得到广泛使用。

2 几种立装可转位铣刀及其应用

陶瓷可转位微调平面精铣刀

结构特点

陶瓷可转位微调平面精铣刀是一种用于表面精加工的特殊结构的新型立装可转位铣刀。该类铣刀应用广泛,适用于汽轮机中分面夹持板、机床工作台、箱体结合面的精加工。

该陶瓷微调平面精铣刀带有微调螺钉,随着微调螺钉的旋进和旋出,迫使刀片推进或退后。由于6°后角的作用,使得刀片的高度位置有微小的变化,整个铣刀的端面跳动就可进行微量调整,使端面跳动减少0.005～0.008mm,铣刀组装后的端面跳动可达到0.01mm 以内；加工表面精度能达到Ra0.8 甚至更高。该铣刀采用陶瓷刀片,由于陶瓷刀片材料具有高硬度、高耐磨性、高耐热性、优良的化学稳定性和低磨擦系数等优点,因此可以加工高硬度的材料并能极大地提高被加工材料的表面精度。同时,陶瓷刀片的切削速度比硬质合金刀片高3～10倍,故能满足高速切削要求,显著提高铣削加工效率和刀片使用寿命。为适应我国用户的使用情况,在常规刀片上增加了3°导向角。

试切实例

铣削试验在齐齐哈尔第一机床厂重型机械加工一厂进行。试切条件为:刀具:f200mm陶瓷可转位微调平面精铣刀,6齿,铣刀端面跳动0.01mm 以内；试切机床:龙门铣床,机床功率15KW；被加工件:2.5 米立车立柱,材质为铸铁HT250,加工长度为9m,宽度为150mm。

试切时分别采用4组不同的机床主轴转速和进给速度进行切削,切削过程平稳,每齿吃刀量可达2mm,进给速度可达3000mm/min,机床主轴转速达到250～300r/min,工件表面粗糙度达Ra0.8 以上,加工精度完全达到用户要求。

硬质合金可转位螺杆转子铣刀

结构特点

硬质合金可转位螺杆转子铣刀是用于粗加工螺杆压缩机转子的专用铣刀。如图2所示,该类铣刀由阴、阳两把铣刀组成,分别用于螺杆阴转子与阳转子的粗加工。这种铣刀科技含量高,设计难度较大,刀具选用的刀片型号较多,设计型线时要考虑保证刀片充分搭接,型线符合公差要求；实体造型时要使各个刀片分布合理,既要保证刀片空间位置不发生干涉,同时也要保证刀具切削平稳。根据上述设计原理,设计时依据用户提供的转子型线坐标,合理选用专用形状的刀片:阴螺杆转子铣刀齿顶部分采用凸圆弧刃刀片,阳螺杆转子铣刀齿顶部分采用簿的、超长形的专用刀片；阴、阳铣刀齿底部分均采用凹圆弧刃刀片；其它部分采用直刃刀片。同时对某些刀片进行了角度修正。铣刀制造时采用CAM软件编制数控程序,在五坐标联动的加工中心上加工,使铣刀的精度符合要求,以保证该铣刀加工出的螺杆转子型线均匀、一致,从而确保转子精加工精度,同时也显著降低精加工费用。目前开发的可转位螺杆转子铣刀规格为f200mm ～f360mm,阳刀齿顶最薄部分不到4mm。

试切实例

铣削试验在宁波欣达螺杆压缩机有限公司进行。

试切条件

刀具:f230mm阴螺杆转子铣刀,有效齿数为4组；试切机床:国产半自动螺杆专用机床；被加工件:阴螺杆转子,材质为45钢。
试切时根据工件切深分两次进行加工,机床转速达130r/min,进给速度达到35～40mm/min。刀具切削轻快、平稳,磨损较小。加工出的阴螺杆转子型线均匀一致,表面粗糙度较好。

硬质合金可转位机床床身组合铣刀

硬质合金可转位机床床身组合铣刀是适用于在专用机床上加工机床床身山导轨的高效铣刀。

结构特点

该套组合铣刀是根据用户提供的机床床身山导轨型线设计而成。如图3所示,将整个型线合理分割,每一段被设计成单独的一把铣刀。该组合铣刀共计14 件,床身山导轨由两把45°可转位角度铣刀加工；床身平面部分由多把三面刃可转位铣刀加工。14把刀的所有刀片都采用搭接方式连接,精确地搭接成机床床身山导轨型线。作为组合铣刀,要求每把铣刀的刀体厚十分精确,厚度公差控制在±0.01mm；精确计算每把刀的宽度,严格控制刀片的探出量；同时,严格控制铣刀的外径,以保证铣刀装配后的总体精度。为使切削平稳,各刀齿及相邻铣刀间既相互搭接又不发生干涉,不仅要计算每把刀的刀片排列,还要精确计算铣刀间的相对位置。通过合理选择刀片型号及牌号以保证刀片的通用性和组合铣刀的切削性能,该组合铣刀已成为目前加工机床床身山导轨理想的国产刀具。

试切实例

铣削试验在沈阳数控机床有限公司10号车间进行。

试切条件

刀具:硬质合金可转位机床床身组合铣刀,最小处直径为f242mm,每把铣刀有效齿数一般为8组；试切机床:改制的龙门铣床,机床功率仅为11Kw；被加工件:车床床身,材质为铸铁HT200,铸件留量大(15mm 左右),不均匀并有夹砂。

由于试切用的设备是改造的旧机床,其功率及刚性不是很好,因此试验时采取走刀量由小到大增加,使机床的功率得以充分发挥。试切过程中,铣刀切削平稳,每齿吃刀量达到0.3mm,进给速度达到80mm/min。在铣削过程中反复地进刀、退刀,刀具没有发生破损,体现出刀具优良的抗冲击性。调整刀具的加工位置后加工出的型线符合要求,表面粗糙度大大超出要求,达到了Ra3.2(技术协议要求达到Ra12.5),刀片的磨损也较轻。通过一个班的试切,加工出的产品数量达到18件(过去班产9件),生产率翻了一番；在操作者熟悉刀具的性能后,班产量达到25件,用户非常满意。

3 结语

立装可转位铣刀仅是近两年我厂研制的立装铣刀中的一部分,其它还包括:汽车行业用的模块式内铣曲轴铣刀；电机行业用的交叉轴式鸽尾槽铣刀、挠性槽铣刀；钢管行业用的带钢焊缝坡口专用铣刀以及H型钢锁口系列铣刀等等。这些立装铣刀的开发满足我国制造业的实际需要,符合国内众多制造企业的设备现状与经济能力,同时也添补了国内刀具的空白。从其应用效果来看,这些刀具的性能在国内处于领先地位,有的可以和国外刀具相媲美。

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