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金刚石木工成型铣刀的设计及制造

发布者: 凌峰 | 发布时间: 2020-1-6 08:17| 查看数: 117| 评论数: 0|帖子模式

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(1)刀具直径、齿数的设计原则

一般而言,切削速度达到5000m/min 以上,金刚石成型铣刀刀具直径、齿数的取值范围为




式中,V 为切削速度,N 为主轴转速。取N=6000r/min,则D 大约为265mm。




式中,V 为切削速度,U 为每齿进给量,N 为主轴转速。取U=0.2-0.4mm/z,则齿数Z 在35-70 左右。相对而言齿数越多,加工质量越好。

由于刀具的孔径和主轴的间隙始终存在,增加刀具直径、重量后刀具的加工精度和动平衡更加难以保证。

(2)刀具结构设计

金刚石成型刀具外圆刃口及侧刃需要多次修磨,为了保证地板的榫型宽度B,成型的金刚石刀具一般设计成可调节式的组合式刀具。如图1 所示。




[size=0.8em]图1 钝化后刃口

原有的设计方式是两把刀具通过销钉来固定相对位置。需要调整宽度B 时,将上面的刀具取出,通过增减刀具中间的垫圈来实现。这样操作很不方便,而且孔轴间隙始终存在,无法消除。高速线地板PCD 刀具组合型刀则采用液压涨紧套装夹,如图2所示。




[size=0.8em]图2

液压涨紧套的端部具有细牙螺纹,调刀环通过螺纹与之连接。旋转调刀环使弹簧片变形,进而调节组合刀具的上下位置,以调节榫头宽度B。无需将上面的刀具取出。调好刀具位置之后,拧紧调刀螺钉。型刀2 的刀体上加工有卡槽,通过卡环使型刀2 和调刀环同时自锁在液压套上。调刀环上有刻度标示,最小刻度为0.01mm,调节精度高。这种设计可以使刀具调试更加简便快捷,在机床上就可以完成,实现了型刀宽度调节的人性化、自动化以及可控化。

液压调节螺钉分别施压于轴套内壁及外壁。分别将轴套和刀体涨紧在刀轴和轴套上,消除轴孔配合间隙。这样既提高了刀具的实际外圆跳动,又达到锁紧刀具的目的。在实际装配过程中,要特别注意安装顺序,否则会影响刀具与液压涨紧套的同轴度,从而影响刀具的精度。

金刚石木工刀具电火花加工

精度控制最为关键的一步就是金刚石刃口的成型加工,一般采用电火花成型加工工艺。成型加工是通过电极形状的“复制”,形成刀具刃口的形状。它直接关系到PCD 刀具的廓形精度、表面粗糙度、外圆跳动。

(1)刀具装夹方式

刀具的装夹方式一般有立装和卧装。对于立式装夹,如果没有液压涨紧套,装夹偏心量存在一定的随机性,从而加工出的刀具实际外圆跳动大小存在一定的随机性。用户使用时,二次装夹的刀具实际精度(圆跳动)也存在一定的随机性,如图3 所示。




[size=0.8em]图3

对于卧式装夹,由于刀具重力的原因,存在装夹偏心量。偏心量就是轴孔之间的间隙。加工出的刀具实际外圆跳动是一半大一半小,如图4 所示。用户使用时,二次装夹的刀具实际精度(圆跳动)就会超差。




[size=0.8em]图4

从刀具装夹方面入手,在电火花加工中必须采用专用液压涨紧套,以消除轴孔配合间隙,提高刀具实际加工精度。图5 是两种专用电火花磨刀机的刀具装夹接口示意图。




[size=0.8em]图5

(2)加工流程

磨削时采用电火花放电无接触式加工,利用紫铜或石墨作为电极。分为粗加工、半精加工、精加工。采用相应的放电参数以获得更好的刃口质量。对于多齿PCD 刀具的加工,需配备自动无限分度装置和自动测量分度装置。

为保证刀具的外圆跳动,最好每精加工完一个PCD 齿就车削一次电极,并在加工坐标系里进行补偿电极磨损。比如G51 为加工坐标系、G52 为车电极坐标系,图6 为刀具每一齿的加工流程。加工完成后刀具的实际外圆跳动≤0.015mm,满足要求。




[size=0.8em]图6
文章来源:高速切削加工中PCD 木工成型铣刀的设计及应用
杨辉全,骆明涛,刘华,方芳,钟育恒
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