雙肩可調整角度銑刀的創新應用

趙海岸，史立巖，姚銀艷，王德志

齊齊哈爾和平重工集團有限公司機加三分廠 黑龍江齊齊哈爾 161000

1 序言

在焊接結構件中，經常會因工件結構需要機械加工出各種焊接坡口，來滿足焊接要求。為保證裝配要求，通常需要在孔口或軸肩處加工出各種角度的倒角，滿足裝配要求。傳統的銑削方法是加工一種角度的倒角就要用對應該角度的銑刀來完成。有時受焊接結構限制，在同一焊接件上需要更換多種角度的銑刀來完成各種角度的銑削加工。

2 應用背景

在機械加工中經常會遇到加工各種角度面，傳統的銑削加工方法是針對特定角度設計專用角度銑刀（見圖1、圖2）進行銑削加工。

圖1 整體式角度銑刀

圖2 鑲齒焊接式角度銑刀

伴隨數控技術及精密刀具制造技術的發展，機夾可轉位刀片在刀具制造過程中得到大量應用（見圖3），這種刀片制造精度高，安裝于刀體或轉位后定位精度高。銑刀耐用度比焊接硬質合金銑刀高，刀體可以長期使用，節約鋼材，降低刀具成本。

圖3 使用機夾可轉位刀片的專用角度銑刀

對于需要加工角度變化較大的工件，就需要相應準備多個尺寸的刀具。某些特殊角度面需要使用已有刀具改制所需要的角度進行加工。由于加工過程中準備時間長，刀具調整過程復雜，故所需刀具成本也比較高[1-3]。

3 同類刀具比較

為進一步提高工作效率，減輕操作強度，降低加工成本，我們考慮通過簡單調整即可實現調整角度的銑刀。搜索相關資料，查到兩款國內外可調整角度銑刀（見圖4、圖5）。

圖4 國內某可調整角度銑刀

圖5 國外某可調整角度銑刀

4 雙肩調整倒角刀具

4.1 刀具結構特點

經過分析，上述兩種刀具都是將可轉位刀片固定在刀夾上，在刀柄前端按照刀夾形狀加工出可回轉的槽形，使用螺釘或壓塊壓緊調整后的刀夾，實現刀夾轉位后的鎖緊。

兩種可調整角度銑刀結構緊湊，刀片的角度定位及夾緊可靠。但切削過程中由于單個切削刃切削，效率不高，切削過程中機床主軸單方向受力，所以長期使用該刀具加工工件會對機床主軸精度產生影響。

借鑒這兩種可調整角度銑刀的優點，我們提出設計一種雙肩可調整角度銑刀（見圖6、圖7）。仍然采用可轉位刀片固定在刀夾上，刀具調整過程中使雙側刀夾同時旋轉相同的角度，實現刀具調整角度的功能。使用JT50刀柄的雙肩可調整角度銑刀如圖8所示，使用莫氏5#刀柄的雙肩可調整角度銑刀如圖9所示。

圖6 雙肩可調整角度銑刀0°狀態

圖7 雙肩可調整角度銑刀90°狀態

圖8 使用JT50刀柄的雙肩可調整角度銑刀爆炸圖

圖9 使用莫氏5#刀柄的雙肩可調整角度銑刀示意

4.2 刀具使用方法

1）首先匹配與所用設備相符的刀柄，并將刀柄與機床主軸相連。

2）拆下刀套鎖緊螺釘，移動刀套，使刀套鎖緊螺釘穿過刀套另一端固定孔，將刀套固定在刀桿體上。

3）撥動墊內的限位銷，帶動導向軸壓縮彈簧，使導向軸退出刀桿體內的定位孔，從刀桿體上取下墊。

4）松開鎖緊螺母，使用內六方扳手旋轉絲桿帶動滑塊，使其沿刀桿體內導向槽移動。帶動連桿軸上的連桿，拉動與其相連的轉位刀夾，通過刀片鎖緊螺釘緊固在轉位刀夾上的機夾可轉位四方刀片，圍繞轉軸旋轉至所需要的二維幾何角度。

5）旋緊鎖緊螺母。

6）撥動墊內的限位銷，帶動導向軸壓縮彈簧，使導向軸對正刀桿體內定位孔并松開限位銷。導向軸在彈簧力的作用下移動進入刀桿體內的定位孔。

7）拆下刀套鎖緊螺釘，移動刀套。使刀套鎖緊螺釘穿過刀套后端固定孔，將刀套固定在刀桿體上。完成雙肩角度銑刀調整角度的工作。

4.3 刀具的使用效果

1）這種刀具的使用范圍廣，操作靈活方便。使用同一把刀具可以對各種二維坡口角度面進行機械加工，調整過程非常靈活方便。

2）刀片定位及夾緊工藝成熟，定位精度高。其使用偏心螺釘將鑲嵌式可轉位刀片夾緊在刀夾上，刀片定位準確，刀夾結構緊湊可靠，安裝于刀體或轉位后定位精度高。

3）刀夾對稱式分布，刀片對稱式調整并對稱式參與切削。加工過程中，刀具對機床主軸影響較小。

5 結束語

傳統加工技術需要針對工件設計制作專用倒角刀具或專用工裝，但專用刀具或工裝的加工周期長，費用較高。新設計的雙肩可調整角度銑刀通用性強，不僅可更換各種系列刀柄，與多種機械加工設備實現完美連接，還可使用該刀具對各種二維倒角類工件進行機械加工，可應用的市場前景廣闊。

新刀具的設計，為今后加工類似工件提出了新的加工工藝方案，開拓了新的機械加工思路。