高速銑削的金剛石端銑刀設計(編輯修改稿)
2025-09-30 23:36 本頁面
【文章內容簡介】 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 6 頁 共 21 頁 圖 加工硅鋁合金（ Si20%）時金剛石 與立方氮化硼復合刀片耐磨性比較 1 7 0 / m i n , 0 . 1 / , 0 . 5pv m f m m r a m m? ? ? 金剛石刀具，特別是金剛石復合刀片，由于抗沖擊性能好，故可用于銑削加工。例如，用聚晶金剛石銑刀銑削鋁進氣管連接面時，銑刀耐用度為 89100 件，而硬質合金銑刀平均耐用度只有 6200 件。用硬質合金銑刀每天都要換刀，每月停機換刀時間為 ，而金剛石銑刀每月?lián)Q刀時間僅 [14]。 用金剛石復合刀片 Compax 銑刀（直徑 254mm,5 個刀齒）銑削 380 鋁合金壓鑄件發(fā)動機外殼平面，在 v=3050m/min、 vf=2540mm/min 條件下，一個刀刃可加工 18000件，粗糙度 Ra=。而用 C2（ K20）硬質合金銑刀時，一個刀刃只能加工 40 件，粗糙度為 Ra=，兩者耐用度之比為 450： 1。此外，由于金剛石刀具刀刃可長時中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 7 頁 共 21 頁 間保 持鋒利，故不會產(chǎn)生鋁屑粘附在刀具上而形成大量毛刺的現(xiàn)象，不僅可大大提高加工表面質量，而且可省掉去毛刺工序，機床生產(chǎn)率可提高 1倍。 小結 近年來，國際國內形勢的發(fā)展給我國機械制造業(yè)帶來了機遇，尤其是給高速切削技術等先進制造技術的應用提供了有利條件。由于高速加工技術可為機械制造企業(yè)快速響應和滿足市場需求提供強有力的技術支持，因此必將在國內機械制造企業(yè)中得到快速推廣 .所以我將設計一系列金剛石端銑刀，希望能彌補我國在高速銑削金剛石刀具研制中的不足。 鑒于我國現(xiàn)階段的機械加工方面的技術水平及生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)設 備等原因，本課題將立足于現(xiàn)狀，以傳統(tǒng)機械加工為基礎，在傳統(tǒng)加工中采用新技術。從而，完成對高速銑削金剛石端銑刀的設計。中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 8 頁 共 21 頁 2 端銑刀設計 選擇合理切削用量和銑刀主要幾何參數(shù) 被加工材料是硅鋁合金、鎂鋁合金等有色金屬，硬度為 70~80HBS，根據(jù)刀具切削用量的基本原則，精加工中我選擇 ap=1mm,vc=3000m/min,f=斷續(xù)切削是端銑刀刀齒的工作特點。每一個刀齒在切入工件是，要發(fā)生沖擊。因此，對于符合金剛石刀齒來說，改善其受力情況，以提高其抗沖擊的能力，是選擇前角及刃傾角是首 先考慮的問題。為了改善復合金剛石刀片的受力情況，在刀齒切入工件時，不希望刃口先接觸工件，及如圖 ，刀齒上最先和工件接觸的位置應該在 U點，而不是在 T、 S或 V點。一般說來，為了使刀齒和工件在 U點首先接觸，應將刃傾角做成負的，前角也做成負的 [15]。所以選擇前角： 5o，刃傾角： 10o。 圖 端銑刀刀齒切入時接觸情況 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 9 頁 共 21 頁 端銑刀精加工中要求刀具的后角不能太小，后角太小將增大后刀面和已加工表面的摩擦，影響工件的加工精度。一般精加工中選擇 12o~15o，而后角太大會影響刀具強度，所以選擇刀具后角： 15o。 本課題所針對的加工材料為鋁合金，其加工精度要求為 ，屬于精加工。主偏角的選擇應充分考慮其加工精度、硬度和散熱條件。在滿足加工精度和散熱條件的情況下，主片角不應太大。主偏角太小會增大刀具徑向力，導致徑向跳動加劇。而鋁合金硬度并不大，加工阻力小，可以采用較大主偏角，所以選擇主偏角 75o。 選擇刀片 選用刀片材料：復合金剛石 PCD。 選擇刀片有無中心孔：由于刀片為金剛石材料，質硬且脆，加工中心孔的工藝性不好。因此選用無中心孔的刀片。 選擇刀片形狀：按選定的主偏角 Kr=75o，被加工材料 的硬度為 70~110HBS，可以同時考慮多種形狀的刀片，其中最理想的有四邊形和菱形。一個四邊形復合金剛石刀片有四條切削刃而選用菱形刀片時一個刀片只有兩條切削刃。雖然在使用大角度菱形刀片進行加工可以獲得高精度的工件，但如果在四邊形刀片上磨一條平行修光刃，同樣可以達到要求的精度。充分考慮精度和經(jīng)濟性兩種因素，選擇四邊形刀片，同時使用過度切削刃和平行修光刃。 選擇刀片精度等級：高速銑削下的金剛石端銑刀，加工余量小，加工精度要求高。根據(jù)刀具精度等級原則及設備的精度一般比工件的精度高 2~3 級，選用 A 級精度： m ? ,S ? ,d ? 。 選擇刀片內切圓直徑 d（或刀片邊長）： 根據(jù)已確定的 pa =1mm,Kr=75o, s? =10o,刀刃的實際參加工作長度 Lse為 1* sin 7 5 * c o s( 1 0 )e p oos aL S inKr Co s s??? ? = 則選用的刀片邊長 L 應為 L*Lse=*= 即四邊形刀片的邊長 L。 中北大
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