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[金刚石刀具] 金刚石螺旋立铣刀的设计原理与制造工艺

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    发表于 2019-12-6 09:53:09 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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    PCD 和CBN 铣刀都只能用于端铣,因为用于制作刀具的PCD 和CBN 复合片只有平板状,因此切削刃只能是直线或平面曲线,即刀齿形式只能是直齿和斜齿。而硬质合金既有可以整体磨制刀具棒材,又有可以焊接的螺旋扭制刀条,可以通过制成螺旋线切削刃(螺旋齿)改善刀具的切削性能。

    CBN 材料虽然硬度很高,但脆性很大,为了提高刃口强度,CBN 刀具的刀刃必须制成倒棱结构。高温合金本来切削力大,因此刀具在切削过程中承受的切削抗力和冲击力都很大,极易引起切削振动。如能将CBN 立铣刀刀刃做成螺旋齿,每个刀齿在铣削中是逐渐切入和切出,切削过程平稳,已加工表面光洁度好,刀具的耐用度高。




    [size=0.8em]图1 常用刃口形式

    通过实体和计算模拟可以发现,斜齿铣刀前刀面与螺旋齿铣刀前刀面在较短轴向长度和径向宽度范围内的空间差异较小,可以控制在复合片CBN 厚度层的十分之一以内,如图2 所示。




    [size=0.8em]图2 CBN 螺旋刃的模拟图

    理论上可以实现将斜齿前刀面的斜平面加工成螺旋齿的螺旋前刀面。制造工艺上通过数控工具磨床也可以将CBN 斜齿铣刀的前刀面磨制成螺旋面,制成CBN 螺旋刃铣刀。

    图3 所示是15°螺旋角、-25°前角的四齿CBN螺旋立铣刀。




    [size=0.8em]图3 CBN 螺旋立铣刀的工程图
    2. CBN 螺旋立铣刀的制造方法

    将立铣刀设计成斜齿刀具,斜角为13°,前角为-30°,并按此角度加工刀体刀片槽。刀体加工示意图如图4 所示。




    [size=0.8em]图4 CBN 螺旋立铣刀刀体

    将CBN 刀片根据图纸要求,切成所需要的大小尺寸,如图5 所示。




    [size=0.8em]图5 CBN 螺旋立铣刀刀片

    将CBN 刀片焊接在刀体上,用数控工具磨床(如EWAGmaticline)按图3 的要求,进行编程和加工,就可得到螺旋齿的CBN 立铣刀。由于CBN 硬度很高,所以每次的磨削进给量要小于0.05mm,否则会引起让刀、刀片脱焊等问题。完工后的螺旋齿CBN 立铣刀如图6 所示。




    [size=0.8em]图6 CBN 螺旋立铣刀

    经过初步切削试验,刀具切削平稳,加工表面质量好于斜齿和直齿铣刀。但切削一段时间后出现了刀齿脱落,主要原因是刀具直径较小(D=12mm),刀齿焊接面太窄,无法承受较大的切削抗力。通过增加刀片宽度可以解决该问题。

    文章摘自:焊接式CBN 螺旋立铣刀设计与制造方法研究
    师润平1,李智林2,韩彦良1,韩春钰2
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