數(shù)控刀具磨床加工整體硬質(zhì)合金球頭立銑刀的研究

李長映

摘 要：整體硬質(zhì)合金銑刀以其高硬度和高效率的優(yōu)勢，在現(xiàn)代機械加工中有著無可替代的作用。幾何角度、材料、涂層的應(yīng)用，影響刀具的切削性能和使用壽命，從而決定被加工零件的精度和生產(chǎn)率。本文通過多年來實際加工經(jīng)驗和理論，探討在五軸工具磨床上加工整體硬質(zhì)合金銑刀的方法。

關(guān)鍵詞：五軸磨刀機；硬質(zhì)合金；立銑刀；加工方法

中圖分類號：TG596 文獻標(biāo)識碼：A

1 概述

銑刀的制造要求高，難度大。本文通過多年來實際加工經(jīng)驗和理論相結(jié)合，在CNC工具磨床上制造一把優(yōu)質(zhì)銑刀必須合理選擇刀具材料，幾何參數(shù)，砂輪等，通過建立數(shù)學(xué)模型和銑刀磨削運動參數(shù)設(shè)計模塊，實現(xiàn)各個模塊間數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)，通過模擬軟件確認(rèn)編制程序和機床運動軌跡的正確性，在進行精密的加工過程，實現(xiàn)加工刀具的自動化、高速化和智能化。

2 球頭立銑刀

廣泛用于加工零件的側(cè)面、成形面、槽等各種結(jié)構(gòu)形狀加工中，銑刀的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有齒數(shù)、螺旋角、槽深、前角、端齒、周齒后角等。其中，螺旋排屑槽槽形是刀具幾何角度的最關(guān)鍵因素，槽形是否合理直接影響刀具壽命、排屑順暢、加工精度。現(xiàn)在CNC工具磨床磨削立銑刀螺旋槽成為主要工藝，替代了傳統(tǒng)成型銑削溝槽。決定槽形主要因素是用于磨削刀具旋轉(zhuǎn)砂輪曲面、槽深和前角。一般切削脆性材料或高硬度，槽深選淺些；塑形材料，槽深較深。立銑刀按刀頭類型分為直角頭銑刀，球頭銑刀和圓弧頭銑刀。直角頭銑刀用于加工槽側(cè)面等，球體銑刀用于成形、仿形加工等，球頭銑刀加工有轉(zhuǎn)角R的側(cè)面。

3 機床設(shè)備

五軸磨刀機是瑞士生產(chǎn)，它使用的FANUC控制系統(tǒng)和專門制造刀具研制的標(biāo)準(zhǔn)模塊軟件——Quinto。

磨床使用的控制軟件FANUC是一種關(guān)于軸定位，插補計算，用戶界面的高科技解決方案。Quinto應(yīng)用軟件提供給用戶簡單、靈活的訪問機器的界面。

它有X軸、Y軸、Z軸、A軸、C軸五個軸。

Quinto標(biāo)準(zhǔn)軟件

幾何參數(shù)和加工參數(shù)菜單式輸入，用于提高加工效率，由數(shù)據(jù)庫支持，包括刀具管理、側(cè)頭程序、砂輪幾何參數(shù)等。

4 球頭銑刀制造工藝過程

銑刀的制造過程，包括刀具幾何設(shè)計、砂輪選用及參數(shù)、機床加工參數(shù)設(shè)定和磨削軌跡分析等幾大部分。流程框圖如圖1所示。

制造球頭銑刀的操作過程：

加工球頭銑刀時，過程分為7個步驟：分別是cutting（切斷）、Flute（螺旋槽）、Gashing（容屑槽）、Face2（端齒第二后角）、Face1（端齒第一后角）、OD2（周齒第二背角）、OD1（周齒第一背角）

在制造刀具時注意事項：

（1）確保加緊可靠和位置精度。

（2）在Quinto軟件用戶界面輸入刀具幾何參數(shù)：

4齒等分齒數(shù)4、切削刃長49、螺旋角29°、刀齒齒深2、端齒第一后角9°、端齒第二后角19°、周齒第二后角29°、周齒第一后角8°、圓弧半徑R1、前角14°、右旋。

（3）根據(jù)不同的程序，選擇不同的砂輪，見表2。

用途：cutting磨削端面，保證銑刀端面與外徑的垂直度，還可去除圓弧大的余量，為圓弧面的精磨準(zhǔn)備。

Flute磨削螺旋槽，同時加工螺旋角、前角、齒深。

Gashing磨削端齒的容屑槽，保證與螺旋角相接。

Face2磨削端齒第二后角，修正排屑槽。

Face1磨削端齒第一后角，保證端面的刃傾角。

OD2磨削周齒第二后角和圓弧的第二后角。

OD1磨削周齒第一后角和圓弧的第一后角。如圖2所示。

（4）驗算程序

在參數(shù)化建模中，輸入數(shù)據(jù)發(fā)生矛盾或不合理，系統(tǒng)自動計算或比較，對參數(shù)合理性進行判定。輸入銑刀參數(shù)并確認(rèn)無誤后，點擊OK按鈕，就進入銑刀參數(shù)計算。

（5）使用機床的測頭，對刀具的夾持長度探測，確定參數(shù)，準(zhǔn)確測量刀具加工長度定位后再進行加工。

（6）根據(jù)刀具放大測量儀Zolor放大20倍，觀看檢查銑刀磨削的程度。

（7）檢驗，使用全自動道具檢查儀檢查刀具幾何參數(shù)，包括內(nèi)容：螺旋角、圓弧、外徑、端齒第一后角、端齒第二后角、周齒第一后角、周齒第二后角。

5 加工中的注意事項

（1）在機床磨削螺旋槽時，由于需要去除的余量過大（批量制造最好使用專用的開槽機進行開槽），可以分為幾步進給加工。如總進給值設(shè)為4mm，分步進給設(shè)為2mm，則此槽分2步加工完。如果分步進給值為1.5mm，則分為3步加工完此槽。這樣可以在最后一步進行精加工。

（2）在磨削圓弧時，如果半徑看起來過于扁平，可以輸入一個正值補償，反之，則輸入一個負(fù)值，修正量最大為0.3mm，當(dāng)進行較大修正時，須檢測砂輪參數(shù)和修磨參數(shù)。

結(jié)語

設(shè)備、磨輪、刀具幾何角度及材料四者是相互影響和促進的。本文通過理論和實踐相結(jié)合方法，研究了整體硬質(zhì)合金球頭銑刀的制造方法。由于本人水平有限，如有不足或錯誤之處請各位老師給于指正。

參考文獻

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