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    優(yōu)化槽加工的幾點(diǎn)建議

    [原創(chuàng)內(nèi)容] 發(fā)布于:2019-05-22 08:59:42 閱讀:1617次 編輯:思誠市場部
    各種槽是機(jī)械零件上常見到的結(jié)構(gòu)形狀。通常有圓柱體內(nèi)外表面上的環(huán)槽、密封圈槽、帶倒角的斜 槽、成形槽、各種標(biāo)準(zhǔn)的螺紋槽、內(nèi)外圓柱體端 面上的槽;圓柱面上和孔內(nèi)與軸線平行的鍵槽、花鍵槽、 齒槽以及平面上的多種形狀的槽等等。

    一般回轉(zhuǎn)體表面上 的各類槽,常用車削的方法加工,也可以用銑和插補(bǔ)銑削的方法(Milling by circular interpolation),即使銑刀一面自轉(zhuǎn)一面公轉(zhuǎn)。銑螺紋槽時,再加上軸向進(jìn)給。外圓柱面上 的與軸心線平行的各種槽與平面上的各種槽可用銑削等方法加工,與軸心方向平行孔內(nèi)的鍵槽、花鍵槽、多邊形孔槽用插削、拉削推削等方法加工?!安邸笨雌饋硇螤詈芎唵?,但實(shí)際加工時仍有它的特殊性和困難性。

    槽加工的特殊性和困難性是:①它通常是用刀具的一個 主刀刃和兩側(cè)的副刀刃同時進(jìn)行三面切削,被加工材料塑性變形復(fù)雜,摩擦阻力大,因此加工速度和進(jìn)給量受限制,切削厚度雖薄,但平均變形大,單位切削力,總切削力與功耗大, 有統(tǒng)計它比一般外圓切削大20 %左右。同時產(chǎn)生切削熱也多, 散熱條件差,切削溫度高 , 刀具易損傷;

    ②隨切深加大 , 工件直徑不斷減少,切削速度實(shí)際在不斷變化,切削力熱等狀 況也在不斷變化,特別在切深大和切斷加工時,切削速度由 最大逐漸減少甚至到“零”;

    ③工件或刀具一面旋轉(zhuǎn) , 刀具 一面逐漸切入,在工件表面實(shí)際形成的是阿基米德螺旋線, 由此造成實(shí)際前角和后角也在不斷變化,使加工過程更為復(fù) 雜;

    ④通常所切的槽較窄,刀片也窄,刀片在刀桿刀體中的 定位安裝面小。定位安裝不穩(wěn)定,剛性差易振動,槽越窄越深, 刀片懸伸越長,刀具剛性越差,更不穩(wěn)定,更易移位振動損傷。對待這些問題應(yīng)如何處理好呢?各槽加工刀具公司為此煞費(fèi) 苦心,這里請看 SIMTEK 這位槽加工專家為此費(fèi)心所出的點(diǎn)子和他們的具體改進(jìn)措施吧。

    SIMTEK 是德國也是世界著名的專業(yè)制造各種精密槽加 工用刀具的公司。在槽加工方面積累了豐富的經(jīng)驗,并研發(fā) 了各種新的槽加工刀具產(chǎn)品。他們的產(chǎn)品系列目前分三大 類:⑴ simturn 類是車削鏜削各種槽、孔等的加工用刀具;⑵ simmill 類是銑削用的各種槽加工刀具;⑶ simcut 類是其 他槽加工方法,如插削、旋風(fēng)銑螺紋等所用的刀具。

    他們的第一個重要點(diǎn)子是:好刀先要自身堅硬。除用優(yōu) 質(zhì)材料、涂層、合理的刀刃形狀結(jié)構(gòu)外,還必須能改進(jìn)剛性差的刀片的定位面形狀結(jié)構(gòu)以使它能被牢靠穩(wěn)固地安裝,即必須要解決好固有剛性不足的刀片的定位夾緊問題。

    Simturn 是他們的車槽系列刀具。除可切各種槽外,改 變刀頭形狀、進(jìn)刀方向后還可加工內(nèi)外圓、倒角、切斷等。按可加工孔徑的大小,槽的寬度和深度與分布等的不同, 產(chǎn)品又分了以下幾個子系列:

    ⑴加工 Φ0.3 起的小內(nèi)孔槽的 AX 系列,改進(jìn)的方法是把其較粗硬質(zhì)合金刀桿與刀頭做成 一體,刀桿多為圓形 (Φ4-8), 尺寸較大的還有方形。刀桿上 的刀頭,據(jù)加工部位需要,應(yīng)伸出得盡量短,這樣切槽刀的 定位面由整個較粗圓形和方形的刀桿承擔(dān) , 刀桿插入相應(yīng)的 刀座和刀柄的配合孔中。用座和刀柄上螺釘壓緊,就可提高 安裝剛性,還可用靠刀柄前端螺母旋緊夾套從四周夾緊刀桿 的 ME 夾緊系統(tǒng)。使定位安裝剛性和可靠性得到更一步提高 (圖 1)

    優(yōu)化槽加工的幾點(diǎn)建議

    圖1:AX系列刀桿的定位安裝

    ⑵可加工較大孔中的各類槽的 DX 和 C4 系列刀具。若 用更粗的整體硬質(zhì)合金做刀桿較貴不合算,因此可以改用鋼 刀桿前面裝硬質(zhì)合金刀片,為了使刀片安裝剛性好,可將刀片端面做出三個 V 形突齒,定位安裝時將此突齒與刀桿上的 與之形狀一致的 V 形槽相配合,兩端平面靠緊。由于這些 結(jié)構(gòu)形狀尺寸與相對位置做得非常精確,雖屬多面定位,過定位,但互相不干擾,反而使得定位剛性大增。刀片有中心孔,用中心螺釘穿過刀片擰緊在刀桿上。刀片刀桿如一整體, 這樣就提高了安裝剛性。所用的刀桿有帶扁平面的圓柱形也有方形。

    DX 可加工最小孔徑為 Φ7,刀桿直徑可達(dá) Φ25。根據(jù)加工表面形狀不同,刀刃形狀可以做出多種多樣,如可 把刀片轉(zhuǎn)角做成 90°形成與軸向平行的刀刃,就可加工端 面槽了。與之類似的 C4 型它的外形和定位安裝如 DX,但刀頭只延刀桿軸向伸出,故只能加工各種外槽,它的刀桿都 是方形,此型是為一些小零件特殊加工要求設(shè)計制作的。最大切深是 5.5mm。

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    圖2:DX和C4系列刀片定位結(jié)構(gòu)

    ⑶ H2 和 GX 型的刀片具有對稱的前后兩刃,刀片薄弱定位面窄小,為此 H2 在刀片一側(cè)背上特意做有 V 形凹槽, GX 則做有 V 形突齒,H2 和 GX 刀片的下面都做有突齒。刀片座有相應(yīng)的凹槽,刀片的上壓板有凸齒或凹槽,螺釘旋 轉(zhuǎn)上壓板向下使刀片緊緊定位夾緊在上下 V 形凹槽中。薄弱刀片由于上下 V 形槽的多面定位夾緊,提高了安裝剛性。它 的刀桿為鋼制,有帶扁平面的圓柱形和方形兩種。它們主要用 于切內(nèi)外槽和切斷。H2 和 GX 可分別加工 Φ24.5 和 Φ38 以上 的孔,最大切深分別為 18mm 和 26mm。

    ⑷ K2 型刀片具有前后上下對稱的兩個角形刀頭,主要用于 切外槽和切斷。加工時一端的刀頭切削,另一端的角形刀頭作 為 V 形凸齒插裝在刀桿與之相對應(yīng)的 V 形凹槽中。靠它們和側(cè) 平面在刀桿中定位,以側(cè)面螺釘穿過刀片中心孔同 DX、CX 一 樣進(jìn)行壓緊。它最大的切槽深度是 7mm。

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    圖3:K2系列刀片定位與安裝

    ⑸ E3、E12、F3 三型的刀片都是三角形 , 可用三個刀刃, 使用經(jīng)濟(jì)高效。E3、F3 較窄的刀片的側(cè)面設(shè)計具有突出多面體, 配合刀片側(cè)面或另兩個刀背面和側(cè)面定位在刀桿刀座相應(yīng)的多 面槽和側(cè)平面上,E12 刀片或用中心孔螺釘或用上壓板壓緊。用中孔螺釘壓緊可承受軸向力較高。這三型均能加工內(nèi)外槽。

    E3 和 E12 型適應(yīng)的最小內(nèi)徑分別是 Φ41 和 Φ46,能切出的最大槽深分別是 5 和 8mm。FX 型是專供客戶訂制特殊品,可滿足 客戶多種需要。Simturn 車削類刀片還有一種是光面寬型的 (Decolletage)系列,據(jù)客戶需要可在寬刀片上磨出客戶需 要的槽形槽數(shù),一次徑向進(jìn)刀可加工出多個槽。由于刀片較 寬,刀片背后可做出一到數(shù)個 V 形突齒,在刀桿上做出相 應(yīng)數(shù)量的 V 形凹槽,再配合底面共同對刀片定位。

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    圖4:E3的安裝

    Simmill 是 SIMTEK 公司銑削各類內(nèi)槽 ( 一般槽、螺 紋槽、帶倒角槽等 ) 的刀具,他們不采用一般傳統(tǒng)的銑削方 法,而是采用使銑刀一面自轉(zhuǎn)一面公轉(zhuǎn)的插補(bǔ)式銑削方法, 銑螺紋槽時還需加上軸向的插補(bǔ)進(jìn)給。加工時,多齒的銑 刀每個刀齒每次在運(yùn)轉(zhuǎn)中只切除很少的金屬,切屑小,排屑易,切削力熱比車槽小得多。但需承受一定的沖擊力, 整體槽銑刀或裝可轉(zhuǎn)位刀片的槽銑刀,刀片在刀體上的安裝時,槽加工刀具固有的剛性不足問題仍存在,故也如車削類刀具一樣。

    為提高槽銑刀定位安裝的剛性可靠性,SIMTEK 公司將直徑小于 Φ11 的刀頭和伸出的圓刀桿部分 做成一體,伸出部分接鋼刀桿插入刀柄中的配合圓孔定位。加工Φ10-Φ42較大孔的盤銑刀頭也類似DX型車刀片一樣, 在后端面做出突齒鑲裝在刀桿端面的同形凹槽中,結(jié)合刀 片的端平面定位,并靠穿過刀片中心的螺釘壓緊??蓪?shí)現(xiàn) 可靠的剛性好的定位安裝。

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    圖5:銑削刀頭和刀桿的定位安裝


    Simcut 是插削各類槽、型孔和旋風(fēng)銑削螺紋槽的有關(guān)刀 具產(chǎn)品系列,與之前的系列相同,他們也設(shè)計了相應(yīng)的增強(qiáng) 刀頭和刀片的安裝剛性的多面定位結(jié)構(gòu)。

    他們針對改善槽加工切削條件的第二個點(diǎn)子是必須改善冷卻液供應(yīng)。特別是車槽方面,刀片一直在切削,切削溫度高,又由于是槽形,槽向及他們所處的位置不同,為達(dá) 到有效冷卻,SIMTEK 公司提供了四種方便可調(diào)的供冷卻 液方式:即從刀具的左方、右方、左右兩方或刀具中孔噴 射冷卻液,以滿足各種槽加工的需要,從而可有效地降低 切削溫度,保障了刀具持續(xù)工作。實(shí)際操作時,他們設(shè)計 的結(jié)構(gòu)非常簡單,更換四種冷卻液供給方向,只要調(diào)節(jié)兩 個螺紋銷就可以實(shí)現(xiàn)。

    為了解決在一般車、銑機(jī)床難以加工的與軸向平行的孔 內(nèi)鍵槽、花鍵槽、齒槽和多面槽等問題。他們的第三個點(diǎn)子是:不用專門的插床、拉床等而是用他們的優(yōu)質(zhì)刀具配合數(shù) 控車銑床上轉(zhuǎn)塔刀架上的 VDI 動力刀座。通過這些機(jī)構(gòu),即 可實(shí)現(xiàn)插刀的往復(fù)切削運(yùn)動和沿槽深方向進(jìn)給運(yùn)動,完成插 削。同樣插刀的結(jié)構(gòu),在較小孔內(nèi)鍵槽加工時采用整體硬質(zhì)合金插刀,較大孔內(nèi)鍵槽則用插刀片安裝在相應(yīng)較粗的鋼制 刀桿上。車銑機(jī)床上能加工出孔內(nèi)的槽了,就可能使整個零 件的加工在一臺機(jī)床上完成。實(shí)現(xiàn)了工藝集中,達(dá)到了”Do in One”。

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    圖6:機(jī)床轉(zhuǎn)塔上VDI刀座安裝刀切槽

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    圖7:鍵槽插銷過程

    在加工數(shù)量很多的小型螺釘,如材料多為難加工的 鈦合金,不銹鋼等的醫(yī)用接骨螺釘?shù)葧r,一般的車、銑辦法效率太低,零件夾持不便。

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    他們的第四個點(diǎn)子是:在能縱切的走心式車床上安裝專門的螺紋旋風(fēng)銑 (Thread Whiriing) 刀架,使用他們特制的 2-3 齒優(yōu)質(zhì)涂層刀片進(jìn)行旋風(fēng)銑 ( 因用壓縮空氣和高壓冷卻液等排屑冷卻,加工時切屑飛濺故名之 )。旋風(fēng)銑加工時刀盤高速旋轉(zhuǎn)是切削的主運(yùn) 動,輔助運(yùn)動有機(jī)床主軸帶動工件的慢速回轉(zhuǎn),有按螺距 大小所作的軸向進(jìn)給和刀盤高速旋轉(zhuǎn)。工件螺旋升角改變 時,刀片可據(jù)需要調(diào)整。由于轉(zhuǎn)速較高達(dá) 60-120m/min,每 刃齒進(jìn)給量 0.02-0.10mm,這種方法的效率比傳統(tǒng)的加工 方法高許多,加工精度也高許多。只需使用走心式車床即可實(shí)現(xiàn)自動化加工。

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