加工铝合金用铣刀的设计开发
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技术综合
1 引言
2 进口铣刀结构及参数分析
- Sandvik 公司的R/L265型铣刀
- R/L265型铣刀的结构。铣刀参数：主偏角75° ，轴向前角17.5° ，径向前角9.5°；采用不等分齿 ，通槽式结构(刀体槽形与加工钢件用铣刀通用) ，铣刀的端面跳动通过调整刀夹下方的轴向偏心调整销5来保证。采用SFAN1203EFR/LL铣刀片(材料H10) ， 半精加工时增加金刚石修光刀片SPCX1203EDR/L。该铣刀在神龙公司的发动机缸盖和变速箱生产线上大量使用 ，其结构参数合理 ，加工性能优良 ，但结构较复杂 ，制造难度大 ，尤其对刀夹和刀体轴向调整销孔的制造精度要求较高。
- Seco公司的R/L220.33-12C型铣刀R/L220.33-12C型铣刀的结构。铣刀参数：主偏角88°，轴向前角15°，径向前角5°；采用均布齿，不通槽式结构，铣刀端面跳动通过调整刀夹后的楔块来保证。采用SENN1203AFN粗切刀片(第三位字母N表示直接压制)，半精加工时全部采用修光刀片SEHX1203。该铣刀在泵业公司和汽车制动系统公司的普通机床和加工中心上均有使用，由于铣刀刀体采用不通槽结构形式，刀槽需由数控机床一次装夹加工而成，因此对加工机床和刀具要求较高，制造难度较大。
3 加工铝合金铣刀的设计
- 铣刀设计方案
- 铝合金壳体零件的加工余量一般为1mm 左右 ，铣削时可一次加工到尺寸 ，但个别零件(如缸盖等)的加工余量可达3mm 左右 ，需要经过粗铣、精铣二次加工才能达到工艺要求。
- 加工铝加工用铣刀通常具有以下特点：铣刀采用大前角、大容屑槽、少齿数、前压式(轴向可调)结构；铣刀片采用大后角。这种结构可保证刀具切削轻快、排屑流畅、不易粘刀、加工表面质量高。在确定铣刀设计方案时 ，选取铣刀主偏角88° ，前角15° ，后角5°。铣刀刀槽形状采用通槽式结构 ，刀片夹紧方式采用支撑块和两个压板夹紧。由于铣削铝合金的切削力小于加工钢和铸铁件 ，其轴向切削分力更小 ，因此这种铣刀结构在加工中具有很高可靠性。
- 铝合金壳体零件的加工余量一般为1mm 左右 ，铣削时可一次加工到尺寸 ，但个别零件(如缸盖等)的加工余量可达3mm 左右 ，需要经过粗铣、精铣二次加工才能达到工艺要求。
- 刀片的选择
- 选择刀片在刀具设计中占有重要地位 ，一种新型刀具的设计开发在很大程度上取决于刀片型号及材料的选择。在对加工铝合金铣刀的技术调研中 ，我们发现国产牌号SEEN、SEHX铣刀片(株洲硬质合金厂生产)加工铝合金性能优异 ，用于进口刀盘上的加工性能与进口刀片相当 ，完全可替代进口刀片。为此 ，我们选取SEEN1203AFN牌号切削刀片和SEHX1203牌号修光刀片， 刀片材料为YD10.1。这种铣刀片具有以下优点： ①国内可大批量生产 ，价格便宜 ，性能可靠； ②已在Seco 系列铝合金铣刀上成功替换进口刀片； ③修光刀片与切削刀片后角相同 ，可直接更换安装 ，无需更换其它部件；④可在同一铣刀上采用三种不同工艺方案 ，即全部采用SEEN切削刀片加工、全部采用SEHX修光刀片加工、配合使用切削刀片和修光刀片加工。
- 选择刀片在刀具设计中占有重要地位 ，一种新型刀具的设计开发在很大程度上取决于刀片型号及材料的选择。在对加工铝合金铣刀的技术调研中 ，我们发现国产牌号SEEN、SEHX铣刀片(株洲硬质合金厂生产)加工铝合金性能优异 ，用于进口刀盘上的加工性能与进口刀片相当 ，完全可替代进口刀片。为此 ，我们选取SEEN1203AFN牌号切削刀片和SEHX1203牌号修光刀片， 刀片材料为YD10.1。这种铣刀片具有以下优点： ①国内可大批量生产 ，价格便宜 ，性能可靠； ②已在Seco 系列铝合金铣刀上成功替换进口刀片； ③修光刀片与切削刀片后角相同 ，可直接更换安装 ，无需更换其它部件；④可在同一铣刀上采用三种不同工艺方案 ，即全部采用SEEN切削刀片加工、全部采用SEHX修光刀片加工、配合使用切削刀片和修光刀片加工。
- 铣刀结构设计
- 粗加工、半精加工铣刀采用同一结构的刀体 ，选取主偏角88° ，轴向前角15° ，径向前角5°。为保证较大的容屑空间 ，采用前压式结构。为保证刀体有足够强度和耐磨性 ，刀体材料选用20Cr ，并进行渗碳淬火处理(50～55HRC)。
- 容屑槽设计
- 为降低铣刀制造工装的改造成本 ，加工铝合金铣刀的容屑槽形和压块尺寸是在我厂密齿铣刀标准槽形的基础上改进设计而成。这种利用现有条件的槽形设计方案既可满足刀具加工要求 ，又可节省制造费用、缩短开发周期。
4 结语
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