新型刀片可调式机夹硬质合金端铣刀的设计

　　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

　　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。

　　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。

　　3 刀片的几何角度

　　由于在主刀刃上磨出了0.5×45°的刀棱，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

　　故  b=10°

　　由于刀片前刀面的实际高度高于刀杆中心3mm，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 则  ∠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

　　因 OE=16.65/cosb

　　故 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。

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