特殊長(zhǎng)結(jié)構(gòu)零件加工中刀具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉軍李倩

（1.綿陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，四川 綿陽(yáng) 621000；2.中國(guó)工程物理研究院電子工程研究所，四川 綿陽(yáng) 621900）

特殊長(zhǎng)結(jié)構(gòu)零件加工中刀具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉軍1李倩2

（1.綿陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，四川 綿陽(yáng) 621000；2.中國(guó)工程物理研究院電子工程研究所，四川 綿陽(yáng) 621900）

本文針對(duì)三軸數(shù)控銑床上加工特殊長(zhǎng)結(jié)構(gòu)零件因無(wú)合適刀具可用而導(dǎo)致零件無(wú)法加工的情況，結(jié)合零件結(jié)構(gòu)和三軸數(shù)控銑床加工特點(diǎn)，提出了自行設(shè)計(jì)刀具，以符合零件加工要求的解決方法。

長(zhǎng)結(jié)構(gòu)零件；刀具設(shè)計(jì)；數(shù)控銑加工

1 引言

隨著企業(yè)生產(chǎn)對(duì)產(chǎn)品要求的提高，也為了滿足某些特殊長(zhǎng)結(jié)構(gòu)零件的功能要求，加工這類零件與普通零件相比就比較特殊，往往加工長(zhǎng)度超出了刀具加工范圍，加工難度也增大了很多，這種特殊長(zhǎng)結(jié)構(gòu)零件無(wú)法使用現(xiàn)有刀具在數(shù)控銑床上加工完成，而如果定制刀具又會(huì)造成生產(chǎn)周期過(guò)長(zhǎng)，影響企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)度，同時(shí)生產(chǎn)成本也會(huì)大大增加。針對(duì)這類無(wú)現(xiàn)成刀具可用的問(wèn)題，本文提出了設(shè)計(jì)刀具以適合這類特殊長(zhǎng)結(jié)構(gòu)零件加工要求的解決辦法。

2 特殊長(zhǎng)結(jié)構(gòu)零件的加工難點(diǎn)

如下圖1所示，該零件材料為鋁件，加工完成后的零件長(zhǎng)度為150mm。在三軸數(shù)控銑床上加工此零件時(shí)，由于機(jī)床主軸不能旋轉(zhuǎn)一定角度進(jìn)行零件加工，因此該零件只能以150mm的高度豎著裝夾進(jìn)行加工，而普通的銑刀一般長(zhǎng)度在40mm—60mm之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到零件加工所需要的長(zhǎng)度。因此加工此類零件只能定制加長(zhǎng)刀具，以滿足加工要求。對(duì)于加工大批量零件來(lái)說(shuō)，定制加長(zhǎng)刀具的優(yōu)點(diǎn)是方便、省事，但定制刀具加工的零件種類比較單一；而對(duì)于加工小批量或個(gè)別零件而言，定制刀具成本過(guò)高，會(huì)造成資源浪費(fèi)。另一方面，定制刀具的時(shí)間周期長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)周期延長(zhǎng)，從而影響生產(chǎn)進(jìn)度。

圖1 特殊長(zhǎng)結(jié)構(gòu)零件

3 刀具的設(shè)計(jì)方案

為解決以上問(wèn)題，結(jié)合此類零件加工特殊性及三軸數(shù)控銑床的加工特點(diǎn)，提出延長(zhǎng)刀具刀桿以適應(yīng)零件加工要求的設(shè)計(jì)方案。

但在實(shí)際應(yīng)用中，刀具過(guò)長(zhǎng)，其剛度就會(huì)降低，在加工零件的過(guò)程中往往會(huì)發(fā)生刀具發(fā)顫、讓刀等情況，因此在進(jìn)行刀具設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮并解決這一問(wèn)題。如何保證既滿足加工長(zhǎng)度，又不會(huì)因刀具過(guò)長(zhǎng)而出現(xiàn)刀具發(fā)顫、讓刀等情況呢？我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)主要從以下幾方面來(lái)考慮：

3.1 刀具材料必須選用既具有足夠剛度又具有一定韌性的材料。

3.2 刀桿直徑在符合加工要求的條件下應(yīng)盡可能將尺寸設(shè)計(jì)得大一些。如圖1尺寸要求，設(shè)計(jì)的刀桿直徑只略小于U型槽寬度即可。

具體設(shè)計(jì)方案如下：

刀具主要由刀桿、刀片組成，兩者通過(guò)螺釘連接起來(lái)。首先選擇合適的刀具材料，由于該超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)零件為通用鋁件，其硬度一般，刀桿材料選擇45#鋼即可。其次確定刀桿尺寸：根據(jù)零件U型槽寬度，我們?cè)O(shè)計(jì)的刀桿加工完成后的直徑為7.5mm，長(zhǎng)度為140mm。刀桿按尺寸加工出來(lái)后，在其底部鉆一個(gè)螺紋孔。

接下來(lái)是刀片的設(shè)計(jì)加工，這里我們將刀片設(shè)計(jì)成梳齒距和正前角的切槽刀片，這種結(jié)構(gòu)的刀片可以大大減小切削時(shí)的振動(dòng)，配合好刀桿可以提高零件的加工質(zhì)量。最后將加工好的刀桿和刀片通過(guò)螺釘連接，一把符合特殊長(zhǎng)度零件加工要求的銑刀刀具（圖2）就完成了。

圖2 完成后的刀具

4 結(jié)論

通過(guò)使用，證明自行設(shè)計(jì)的刀具加工特殊長(zhǎng)結(jié)構(gòu)類零件，經(jīng)檢驗(yàn)均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量可靠，完全滿足該類零件的加工要求。這種自行設(shè)計(jì)的刀具主要優(yōu)點(diǎn)有：

4.1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，與常規(guī)刀具使用方法相同。

4.2 由于所選刀具材料常見，因而價(jià)格低廉，可大大降低生產(chǎn)成本。

4.3 自己加工刀具所需時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于定制刀具時(shí)間，縮短了零件生產(chǎn)周期。

4.4 刀具結(jié)構(gòu)靈活，調(diào)整方便。

4.5 可以根據(jù)產(chǎn)品的大小和長(zhǎng)度隨時(shí)更換刀桿和刀片，克服了因刀桿過(guò)長(zhǎng)、刀片過(guò)大帶來(lái)的振動(dòng)和讓刀等問(wèn)題，保證了零件的加工質(zhì)量。

[1]葉偉昌.刀具模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.

TP391

A

1003-5168(2014)03-0127-01

劉軍（1977—），男，碩士，講師，研究方向：數(shù)控加工及編程、數(shù)控機(jī)床維修等。