立装可转位槽铣刀的设计开发设计说明书【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985I立装可转位槽铣刀的设计开发摘要可转位刀具具有切削效率高、刀具寿命长、加工质量好、综合经济效益显著等优点,因此在我国机械制造等行业的应用日益广泛。随着国内先进数控机床的应用不断增加,与之配套的可转位刀具的应用也日益显示出其重要性,同时数控加工也对可转位刀具的设计提出了更高要求。随着计算机硬件与软件的发展,CAD技术不断向着智能化、集成化、网络化和参数化的方向发展。用CAD方法开发产品时,零件设计模型的建立速度是决定整个产品开发效率的关键。本课题中，现代可转位刀具不仅应能满足高速切削、干式切削等先进切削技术的需要,而且对产品功能的多样化、结构的合理化、外观造型的美观等方面也提出了更高要求。由于可转位刀具形状及装配关系复杂,排屑槽多为曲面,尺寸大都为投影尺寸,设计工作繁琐,采用传统的手工绘图设计方法效率很低,费时费力,且不易保证设计质量。应用UGUNIGRAPHICS软件的三维实体造型3DSOLIDMODELING及数控编程MANUFACTURE功能,使可转位刀具的设计变得简单、方便,大大提高了设计效率和设计精度,且易于实现产品的CAD/CAM一体化开发，大大加快了刀具的研发周期。关键词立装刀具；可转位刀具；三维实体造型买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985IIDESIGNANDDEVELOPMENTOFVERTICALLYMOUNTEDINDEXABLESLOTMILLINGCUTTERABSTRACTINDEXABLECUTTINGTOOLWITHHIGHEFFICIENCY,LONGTOOLLIFE,GOODPROCESSINGQUALITY,COMPREHENSIVEANDSIGNIFICANTECONOMICBENEFITS,ETC,ANDTHEREFOREINCHINASMACHINERYMANUFACTURINGINDUSTRYISINCREASINGLYWIDESPREADWITHTHEAPPLICATIONOFADVANCEDCNCMACHINETOOLSINCREASINGANCILLARYINDEXABLECUTTINGTOOLAPPLICATIONSAREINCREASINGLYSHOWSITSIMPORTANCE,BUTALSOFORTHECNCMACHININGOFINDEXABLECUTTINGTOOLDESIGNPUTFORWARDHIGHERREQUIREMENTSWITHTHEDEVELOPMENTOFCOMPUTERHARDWAREANDSOFTWARE,CADTECHNOLOGYCONTINUESTOWARDINTELLIGENT,INTEGRATED,NETWORKEDANDPARAMETRICDIRECTIONWHENDEVELOPINGPRODUCTSUSINGCADMETHODSTOESTABLISHTHESPEEDPARTDESIGNMODELISTODETERMINETHEKEYTOTHEENTIREPRODUCTDEVELOPMENTEFFICIENCYINTHISTOPIC,MODERNINDEXABLECUTTINGTOOLSHOULDNOTONLYBEABLETOMEETTHENEEDSOFHIGHSPEEDCUTTING,DRYCUTTINGANDOTHERADVANCEDCUTTINGTECHNOLOGY,ANDDIVERSIFICATIONOFPRODUCTFEATURES,RATIONALIZINGTHESTRUCTURE,APPEARANCEANDOTHERASPECTSOFAPPEARANCEALSOPUTFORWARDHIGHERREQUIREMENTSDUETOTHESHAPEOFINDEXABLECUTTINGTOOLSANDASSEMBLYCOMPLEXRELATIONSHIP,FLUTESANDMORECURVED,SIZEMOSTLYPROJECTIONSIZE,DESIGNWORKTEDIOUS,USINGTRADITIONALHANDDRAWINGLOWDESIGNEFFICIENCY,TIMECONSUMING,ANDDIFFICULTTOGUARANTEETHEQUALITYOFDESIGNTHREE买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985IIIDIMENSIONALSOLIDMODELINGAPPLICATIONSUGUNIGRAPHICSSOFTWARE3DSOLIDMODELINGANDNCPROGRAMMINGMANUFACTUREFUNCTION,SOINDEXABLETOOLDESIGNSIMPLE,CONVENIENT,GREATLYIMPROVINGDESIGNEFFICIENCYANDACCURACY,ANDEASYTOIMPLEMENTINTEGRATEDCAD/CAMPRODUCTDEVELOPMENT,GREATLYACCELERATINGTHEDEVELOPMENTCYCLEOFTHETOOLKEYWORDSVERTICALINSTALLATIONTOOLINDEXABLECUTTINGTOOLS3DSOLIDMODELING买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709850目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111本课题研究的背景和意义112国内外金属切削刀具的技术现状及发展趋势2121刀具材料的现状及发展趋势2122刀具结构的现状及发展趋势3123国内外可转位刀具的发展现状及趋势413研究的主要内容主要问题和解决方法7第2章可转位槽铣刀分析821铣刀的种类8211几种常见的可转位铣刀的类型822平装刀具与立装刀具的区别与立铣刀923可转位刀具1124可转位铣刀的合理选用11241采用合适的铣刀结构11242可转位铣刀的角度选择12243可转位铣刀齿数齿距的合理确定14244可转位铣刀的直径15245可转位铣刀的最大切削深度15246刀片牌号的选择合理选择15247夹紧方式的选择1625本章小结17第3章立装可转位槽铣刀的设计1831硬质合金可转位刀片技术要求1832铣削效率的计算1933立装可转位槽铣刀角度计算2034可转位槽铣刀的直径计算2235刀片端面伸出量F与刀体宽度L的计算2336可转位铣刀齿数齿距的合理确定2437本章小结24第4章可转位槽铣刀几何模型的建立25买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985141刀片的建模2542刀体的建模2543螺钉建模2644装配关系2645渲染效果2746可转位槽铣刀二维工程图的生成2847本章小结30结论31致谢32参考文献33附录A35附录B40买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709850第1章绪论11本课题研究的背景和意义随着机械工业的发展,金属切削的作业量日益增多。全世界钢材年产量的15一30都要经过切削加工,因此金属切削加工耗资巨大。美国从1970一1995年,金属切削加工的费用从400亿美元增加到6500亿美元,近些年仍在继续增加。国内虽无详细统计,估计每年耗资不少于1000亿元1。因此刀具在机械加工中具有举足轻重的地位。制造业的加工技术水平受刀具行业整体水平的影响较大,而制造业的发展也会促进刀具行业的发展。根据制造业发展的需要,多功能复合刀具、高速高效刀具将成为刀具发展的主流2。面对日益增多的难加工材料,刀具行业必须研发新的刀具材料和更合理的刀具结构。近10年来,随着硬质合金刀片数控周边磨床、刃磨加工中心等机床的发展,硬质合金可转位刀片的几何精度大大提高,刀刃的转位精度可控制在2UM3内。由于数控加工技术的发展也使刀体上刀片槽加工的位置精度和形状精度达到了很高的水平,从而使可转位多齿刀具刀刃间的相互搭接精度得以改善。国内大多金属加工行业仍在使用比较滞后的刀具,抗振性和耐磨性差,切削效率低,加工质量不稳定,一旦崩刃或非恢复性磨损,整体刀具无法再利用,浪费严重。由于人们对刀具的发展认识不足,缺乏刀具理论与实践,轻视刀具和排斥刀具的现象比较普遍,上述种种问题是造成加工成本高的主要因素之一4。而推广使用可转位刀具具有很大的优势5与焊接刀具和整体刀具相比，可转位刀具有下述优点（1）刀具刚性好，寿命高。由于刀片避免了由焊接和刃磨高温引起的缺陷,刀具几何参数完全由刀片和刀杆槽保证，切削性能稳定，经得起冲击和振动，从而提高了刀具寿命。（2）生产效率高,定位精度高。刀片转位或更换新刀片后，刀尖位置的变化应在工件精度允许的范围内，可大大减少停机换刀等辅助时间。（3）可转位刀具有利于推广使用涂层、陶瓷等新型刀具材料。（4）加工成本低。可转位刀具的刀片、体的机械夹固方式相联接,可以实现多品种搭配,通用性好,能做到一体多用一个刀体可以装不同牌号的硬质合金刀片,一片多用同一块刀片可以安装在不同用途的多种结构的刀体上。大大简化了刀具的管理刀体可多次重复使用,大大减少了刀体的消耗与库存量刀具可以标准化集中生产,降低了刀具制造成本用过的刀片可以作为硬质合金原材料回收。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709851总结起来，可转位刀具具有切削效率高、刀具寿命长、加工质量好、综合经济效益显著等优点,因此在我国机械制造等行业的应用日益广泛。随着国内先进数控机床的应用不断增加,与之配套的可转位刀具的应用也日益显示出其重要性,同时数控加工也对可转位刀具的设计提出了更高要求。随着计算机硬件与软件的发展,CAD技术不断向着智能化、集成化、网络化和参数化的方向发展。用CAD方法开发产品时,零件设计模型的建立速度是决定整个产品开发效率的关键。随着现代加工技术的不断发展,可转位刀具在机械制造业的应用日益广泛,对可转位刀具产品的技术要求也越来越高。现代可转位刀具不仅应能满足高速切削、干式切削等先进切削技术的需要,而且对产品功能的多样化、结构的合理化、外观造型的美观等方面也提出了更高要求。由于可转位刀具形状及装配关系复杂,排屑槽多为曲面,尺寸大都为投影尺寸,设计工作繁琐,采用传统的手工绘图设计方法效率很低,费时费力,且不易保证设计质量。应用UGUNIGRAPHICS软件的三维实体造型3DSOLIDMODELING及数控编程MANUFACTURE功能,使可转位刀具的设计变得简单、方便,大大提高了设计效率和设计精度,且易于实现产品的CAD/CAM一体化开发。实践证明,基于UG的可转位槽铣刀刀具设计不仅可缩短产品开发周期,提高产品质量,而且在节约原材料、提高产品一次合格率等方面也可取得明显成效1。可转位刀具的刀槽、排屑槽有时是由一些不规则曲面构成,采用手工绘图方式很难完成甚至不可能完成设计。与手工绘图相比,采用UG软件则可快速、方便、精确地完成设计图应用UG软件还可直观地显示刀具和零件的三维实体,检查所设计的刀具是否符合要求,在加工过程中与零件是否会有干涉通过实现CAD/CAM一体化,大大加快了刀具的研发周期2。12国内外金属切削刀具的技术现状及发展趋势在当今机械制造业中,零件材料的使用性能与其切削加工之间的矛盾越来越突出。正是这个矛盾极大地促进了世界各国金属切削技术的进步。我国虽有某些刀具技术已经达到或处于国际先进水平,但与发达国家相比,整体上仍存在明显差距6,7121刀具材料的现状及发展趋势1涂层硬质合金刀具材料。涂层硬质合金刀材是在韧性较好的硬质合金基体上,利用化学气相沉积法CVD或物理气相沉积法PVD8在硬质合金基体上涂覆一层耐磨性高的难熔金属化合物。涂层硬质合金刀具与硬买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709852质合金刀具相比,在强度、硬度和耐磨性等方面均有了很大的提高。早期采用的是单涂层技术,常用的涂层材料有TIC、TIN。为了获得更为优良的综合性能,涂层技术正朝着多涂层和复合涂层工艺方面发展。日本和美国的涂层技术已由早期开发的单涂层技术20世纪60年代末发展为多涂层技术、超多涂层技术、复合涂层技术和厚涂层技术,正朝着多元化发展。德国的GUHRING公司于1980年开发了TIN涂层,1959年开发了TICN、TIAIN涂层,1990年开发了金刚石涂层,1995年开发了以MOS为涂层材料的软涂层新工艺。2陶瓷刀具材料910陶瓷刀具具有很高的硬度和耐磨性,其化学性能稳定,摩擦系数低且价格低廉。使用正常时,耐用度极高,切速可比硬质合金提高25倍,特别适合高硬度材料加工、精加工以及高速切削加工。金属陶瓷是日本刀具材料的重要组成部分,日本的金属陶瓷刀片用量己占可转位刀片的30以上。3聚晶金刚石PCD和聚晶氮化硼PCBN刀材11。进入20世纪90年代后,日、美等工业发达国家竞相研究金刚石薄膜涂层刀具,成功开发出了采用化学气相沉积法CVD、物理气相沉积法PVD、等离子化学气相沉积法PCV功、离子束沉积等工艺方法,在硬质合金或陶瓷表面生成金刚石薄膜涂层的刀具。经涂层的金刚石薄膜刀具,其寿命是硬质合金刀具的10一140倍,不但可用于有色金属及其合金的加工,还可用于加工玻璃纤维、工程陶瓷和硬质合金等极硬的材料,且CVD金刚石易于制造复杂型面刀具,如钻头、立铣刀以及带断屑槽的金刚石刀片。因此,金刚石薄膜刀具目前成了最热门、最有希望的新一代金刚石刀具。122刀具结构的现状及发展趋势刀具结构和几何参数的改进,是研究开发高效、高精度、高使用寿命刀具的重要内容。从刀具结构看,可转位结构的刀具已成为刀具结构发展的主流,并广泛应用于各种转位车刀、铿刀、铣刀及钻头等。可转位刀具的结构应在夹紧定位快速、准确、可靠、刀具精度和刚性高等方面体现优越性。随着刀具材料的不断改进,刀具几何参数也发生了很大变化。近年来日本、美国、德国等工业发达国家开发了各式具有三维断屑槽的硬质合金装配刀片,刃形也由原来的直线形变为多样化的各种螺旋形、波形刃等,且有采用大前角、大容屑槽和高刚性刀体的趋势。钻头则由原来的高速钢发展到硬质合金整体式、装配转位式涂层刀片等。钻头在结构和几何参数方面的改进,集中在刃形、钻尖角、螺旋角、螺旋槽形状以及特殊冷却方买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709853式及采用内冷却孔等方面,主要解决断屑排屑、加工精度、刃形锋利性、冷却及钻芯高刚性等问题。在复杂的成形刀具方面,日本、瑞典、美国、德国等国都生产出了整体硬质合金滚刀、插齿刀和螺纹铣刀等12。123国内外可转位刀具的发展现状及趋势随着数控机床的应用日益广泛,对数控刀具的要求也日益提高。目前可转位刀具己广泛应用于各行业的高效、高精度切削加工,其种类已基本覆盖了现有的全部刀具类型。国外可转位刀具从七十年代开始全面普及和发展，到八十年代进入成熟期。近十几年来我国可转位铣刀和刀片的开发和生产发展速度也很快，可转位铣刀刀体加工的关键工序基本上已使用数控机床和加工中心，一部分可转位铣刀通用产品面铣刀、立铣刀、槽铣刀等已达到国外八十年代中期水平。有些生产厂通过引进国外刀具制造技术，在国内生产国外公司的刀具产品，质量和性能均达到国外刀具的水平，但价格却相当于国产刀具的价格。国内很多行业使用的可转位专用铣刀过去主要靠进口，近几年已逐步实现国产化。通过技术引进，国内生产的一般铣削用刀片已接近国外同类产品水平如株洲硬质合金厂三分厂、自贡硬质合金厂十五分厂的产品。但一些高精度刀片、带断屑槽及曲线刃刀片以及陶瓷、超硬材料的铣削刀片，无论产量还是质量与国外相比均存在较大差距。刀具材料的提高使刀具性能不断优化，刀具结构的改变使改善的材料性能有了用武之地。CIRP曾经公布的一项调查报告指出每隔十年，刀具的切削速度因刀具材料的变化而提高一倍；同样的时间内，刀具结构的改善可以使刀具寿命提高两倍9。刀具结构与产品相对应，有多少种产品就得有相应种类的刀具，随着产品数量的增加和产品结构的变化，对刀具结构的要求越来越高，但刀具结构的设计优化并非易事，最常用的设计方式便是经验法，通过反复的试验改变刀具结构，这个过程比较缓慢，成本高，大大阻碍了现代先进切削加工的需要，因此，仿真技术应运而生，提高了刀具优化的周期，减少了刀具结构优化的成本13。就可转位刀具而言，可转位刀片广泛应用于车、铣、镗、钻等各种类型的刀具，如图11所示。无论是刀片材料、刀片形状、刀片角度、刀刃形状还是刀体结构、刀体材料都在不断的优化和更新。各个厂家不断研究更加简易的刀片定位方式，使切削力能尽可能的全部由刀片槽承担，减少对刀片的破坏；不断优化刀体排屑槽形状，使其结构更加合理。刀体和刀片的这些改进使可转位刀具综合性能越来越好，能够实现高效、高精度和买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709854高寿命的机械加工。可转位刀具在西方国家从工艺完善到普及应用大概用了十年左右时间，并在随后的十年内，可转位刀片的产值占到切削刀具总产值的一半以上。到上世纪末工业发达国家的硬合金刀具完成了向可转位化的过渡，标志着可转位刀具发展成熟。随着涂层工艺的发展，刀片质量有了提高，可转位刀片的应用范围进一步扩大，基本覆盖了高速钢刀具的所有加工种类，并与之平衡发展。图11可转位刀具种类当前，高速可转位铣刀的持续发展和汽车、模具工业独特的特点推动了可转位刀具结构创新1415。同时，随着五轴联动数控机床功能的完善及应用的普及，出现了各种用途的高速可转位刀片的新结构，如用于形状复杂的带前角的铣刀刀片、球头立铣刀刀片、防甩飞的高速铣刀刀片等等。如下图12、图13所示。这些可转位铣刀的发展为汽车工业流水线提供了专用的成套刀具，突破了死板的模式，成为革新加工工艺、提高加工效率、节省投资的重要工艺因素，由于数控加工技术的发展也使刀体上刀片槽加工的位置精度和形状精度达到了很高的水平,从而使可转位多齿刀具刀刃间的相互搭接精度得以改善。就可转位成形铣刀而言,以前常用于粗加工,而现在世界各工业发达国家已相继开发出各种用于半精加工和精加工用的可转位铣刀。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709855图12山特维克汽缸孔镗铣刀图13高速铣削铝合金我国虽然开始研制可转位刀具也比较早,但是规模小,力度不够。真正开始推广可转位刀具要在80年代以后。国家科委于1988年将它列为1989年1991年全国重点推广的37项新技术之一,国家计委于1990年又将它列为全国四项重点技术推广项目之一。经过10多年的努力,全国各地的机械加工企业均有应用,己经形成了较大规模。但总的来说,应用情况不容乐观。我国有360万台机床,其中可以使用可转位刀具的机床约有250万台,占我国机床总数的67,但真正全部或部分使用可转位刀具的机床不到5。以河南省为例,河南省机械电子厅所属企业460多家,使用可转位刀具的厂家不到8。而全省机械行业中,使用可转位刀具情况较好、形成规模的企业也只有洛阳拖拉机厂、洛阳矿山机器厂、洛阳轴承厂、郑州纺织机械厂、郑州水工机械厂、许昌烟草机械厂、安阳机床厂、安阳轴承厂等不到10家。有许多厂家,刚开始推广时声势很大,随着时间的推移,又逐渐退回到使用焊接刀具的企业行列里了。在全国范围内,可转位刀具的推广应用情况与河南省大致一样。造成可转位刀具在我国推广不开的原因是多方面的,主要有以下几点141硬质合金产品的总体质量不高,可转位刀片质量也不高。使用过程中,操作者要经常对刀片进行转位或更换,增加了换刀辅助时间,降低厂生产率。由于质量不高,造成使用可转位刀具的企业生产成本增加,经济效益下降,影响了可转位刀具的推广应用。2我国生产的可转位刀具和可转位刀片的品种较少、规格不全、体积较大、结构也不尽合理。有时刀片定位精度不高或夹紧力太小、切削过程中的振动造成刀片松夹或位移,使生产中不能保证加工精度和表面质量。此外,我国生产的切断车刀和螺纹车刀等可转位刀具,由于体积较大,有时不能满足不同工序对刀具的要求,也影响了可转位刀具的推广应用。3当所加工零件的生产纲领是大批大量或成批生产时,使用可转位刀买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709856具能够充分发挥其优越性。但我国大多数机械加工企业所加工零件的生产纲领是多品种小批量。由于加工对象经常变化,相对来说,刀具材料、刀具几何参数、切削用量也要经常改变,这就要求使用可转位刀具的操作者不断更换刀片,否则就不能充分发挥可转位刀具的优螺杆可转位成型盘铣刀设计越性。有时企业刀具库甚至没有合适的可转位刀片可供使用。这样,使用可转位刀具还不如使用焊接刀具方便,也影响了可转位刀具的推广应用。4在大多数情况下,使用可转位刀具,可减少机动时间,提高生产率,为企业增加收人。但对操作者来说,由于他单位时间内装卸工件的次数增加,从而使其劳动强度增大,相对来说比使用焊接刀具的操作者要消耗更大的体力,也就更加劳累。再加上许多企业的分配和奖励机制不够完善,有些人多劳不能多得或付出的劳动与得到的报酬有较大的差距,在一定程度上挫伤了操作者使用可转位刀具的积极性,使他们产生了强烈的不愿使用可转位刀具的逆反心理,从而影响了可转位刀具的推广应用。以上原因的综合影响,造成了我国推广应用可转位刀具10余年仍成效不大的结果。随着市场的激烈竞争和产品的更新换代,可转位刀具正在大量取代车削刀具、铣削刀具、重型刀具,将逐步取代螺纹刀具、孔加工刀具、滚压刀具今后的可转位刀具,要向复杂刀具、齿轮刀具、异型刀具方面拓展,要向高精度、高效率、高水平方面发展,成为我国刀具发展的主要方向。因此,在国内大力推广可转位刀具的使用,加快可转位刀具的研究,已经成为一项迫在眉睫的工作。本文正是在这样的背景下提出的,并结合机械加工车间的实际问题,对可转位刀具的设计工作进行了初步的研究。1513研究的主要内容主要问题和解决方法查询立装可转位槽铣刀的资料及文章，研究立装可转位槽铣刀的内容并整理资料。立装可转位槽铣刀工艺研究。对铣刀种类、刀具材料、牌号以及铣刀刀体、刀片进行研究。刀具结构采用等齿分布型式,刀片安装型式为立装。确定刀片及刀体材质，查阅相关资料，总体设计方案明确设计目的，在设计中最大限度采用传统成熟的典型结构，降低成本。设计刀杆的刀槽和排屑槽时要确保刀片安装在刀槽内,其前角、后角等各个角度符合加工要求在切削过程中,排屑槽要保证排屑流畅,避免铁屑划伤工件表面。进行槽铣刀相关详细尺寸计算，在保证切削角度的前提下尽量增大容屑槽。可转位立铣刀的安全性判定。应用MISES理论采用最大切应力理论买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709857和最大线应变理论进行分析。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709858第2章可转位槽铣刀分析21铣刀的种类铣刀具有圆柱体外形,并在圆周及底部，带有切削刃,使其进行旋转运动来，切削加工工件的切削刀具。铣刀，是用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量。铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等16。铣刀可以分为圆柱形铣刀用于卧式铣床上加工平面。刀齿分布在铣刀的圆周上，按齿形分为直齿和螺旋齿两种。按齿数分粗齿和细齿两种。螺旋齿粗齿铣刀齿数少，刀齿强度高，容屑空间大，适用于粗加工；细齿铣刀适用于精加工。面铣刀用于立式铣床、端面铣床或龙门铣床上加工平面，端面和圆周上均有刀齿,也有粗齿和细齿之分。立铣刀用于加工沟槽和台阶面等，刀齿在圆周和端面上，工作时不能沿轴向进给。当立铣刀上有通过中心的端齿时，可轴向进给。立铣刀可以完成的工作有铣沟槽铣内腔铣侧面铣孔铣曲面。根据排屑槽的螺旋方向和刃向可以分为左刃左螺旋，右刃右螺旋。刃数小时也就是容屑槽大，刚度小，刃数多时容屑槽小，刚度大。容屑室大排屑好，刚度好不易折断，挠曲也小。立铣刀的材质须满足的要素耐摩耗耐高温。三面刃铣刀用于加工各种沟槽和台阶面,其两侧面和圆周上均有刀齿。角度铣刀用于铣削成一定角度的沟槽，有单角和双角铣刀两种。锯片铣刀用于加工深槽和切断工件，其圆周上有较多的刀齿。为了减少铣切时的摩擦，刀齿两侧有151的副偏角。此外,还有键槽铣刀、燕尾槽铣刀、T形槽铣刀和各种成形铣刀等。T形铣刀用来铣T形槽17。211几种常见的可转位铣刀的类型1可转位面铣刀主要有平面粗铣刀、平面精铣刀、平面粗精复合铣刀三种。2可转位立铣刀主要有立铣刀、孔槽铣刀、球头立铣刀、R立铣刀、T型槽铣刀、倒角铣刀、螺旋立铣刀、套式螺旋立铣刀等。3可转位槽铣刀主要有三面刃铣刀、两面刃铣刀、精切槽铣刀。4可转位专用铣刀用于加工某些特定零件，其型式和尺寸取决于买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709859所用机床和零件的加工要求。此类铣刀种类较多，如加工电机转子槽的可转位转子槽铣刀，加工曲轴的可转位曲轴铣刀外铣刀、内铣刀、车拉刀，加工路道岔的可转位锰叉道岔铣刀，加工螺杆的可转位螺杆铣刀，加工叶轮的可转位叶轮铣刀，加工火车车轮的可转位轮缘铣刀等。5可转位组合铣刀由两个或多个铣刀组装而成，可一次加工出形状复杂的一个成形面或几个面18。22平装刀具与立装刀具的区别与立铣刀从刀片的安装结构分主要有立装结构和平装结构，其中立装结构可转位铣刀由于刀片采用切向安装，切削力方向硬质合金截面大，抗压强度高，因而可进行大切深、大走刀量加工；同时，由于刀片采用切削力夹紧，随着切削力的增大夹紧力也增大，省去了夹紧元件，设计时可增大排屑槽，结构简单紧凑，因此得到广泛使用。19针对本课题的研究我们从以下几点比较槽型铣刀和平前刀面铣刀进行对比分析并从中总结出立装刀具的特点。1平装结构刀片径向排列国外以SANDVIK公司的产品为代表，国内大多数工具厂生产的可转位铣刀均采用此种结构型式见图21。图21平装结构平装结构铣刀的刀体结构工艺性好，容易加工，并可采用无孔刀片买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098510刀片价格较低，可重磨。由于需要夹紧元件，刀片的一部分被覆盖，容屑空间较小，且切削力方向的硬质合金截面较小，故平装结构的铣刀一般用于轻型和中量型的铣削加工。2立装结构刀片切向排列国外以INGERSOLL公司的产品为代表，国内哈一工英格索尔数控刀具厂、陕西航空硬质合金工具厂均生产此种结构型式的铣刀见图22。图22立装结构立装结构的刀片只用一个螺钉固定在刀槽上，结构简单，转位方便。虽然刀具零件较少，但刀体的加工难度较大，一般需用五坐标加工中心进行加工。由于刀片采用切削力夹紧，夹紧力随切削力的增大而增大，因此可省去夹紧元件，增大容屑空间。由于刀片切向安装，在切削力方向的硬质合金截面较大，因而可进行大切深、大走刀量切削，这种铣刀适用于重型和中量型的铣削加工19。立装槽型可转位铣刀片特点1刀片采用切向安装，切削力方向硬质合金截面大，抗压力强度高，因而可以进行大切深，大走刀量；2刀片采用切削力夹紧，随着切削力增大夹紧力增大，省去了夹紧元件，设计时可使排屑槽增大，结构简单紧凑；3刀片只用一个螺钉固定在刀槽上，结构简单，转位方便，刀具具有较少的零件；4粗加工的平面铣刀采用了不等齿距，铣削时减少振动，增大了铣削的平稳性；买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985115立装槽型铣刀刀体采用优质合金钢，经过调质处理，使刀体有很高的强度，刀槽精加工后采用表面氮化处理，使刀具外表面具有较高的硬度，增加了刀体的耐磨性，提高了铣刀的使用寿命；6刀体槽的加工是在数控机床或加工中心机床上加工的，一次安装加工合格，保证了铣刀的制造精度，具有可靠的互换性；7刀片的精加工全部是在数控机床磨制的，使刀片具有较高的精度及光洁度，从而保证了铣刀的综合精度。刀片材质选用优良的专用铣刀牌号，刀片刃口经过引进钝化机钝化提高了刀片的耐用度。如果特殊需要还可以在引进涂料层设备上进行物理涂层20,21,22。通过对三维槽型铣刀片和普通平前刀面铣刀片进行分析，从中可看出在切削力和一些切削性能方面差异利弊，有利于改进刀片槽型。23可转位刀具可转位刀具是将预先加工好并带有若干个切削刃的多边形刀片，用机械夹固的方法夹紧在刀体上的一种刀具。当在使用过程中一个切削刃磨钝了后，只要将刀片的夹紧松开后转位或更换刀片，使新的切削刃进入工作位置，再经夹紧就可以继续使用将能转位使用的多边形刀片用机械方法夹固在刀杆或刀体上的刀具。在切削加工中,当一个刃尖磨钝后,将刀片转位后使用另外的刃尖，这种刀片用钝后不再重磨。多数可转位刀具的刀片采用硬质合金,也有采用陶瓷、多晶立方氮化硼或多晶金刚石的。19491950年间，美国最早研制成采用机械夹固的可转位车刀，并于1954年开始出售称为丢弃式THROWAWAY的可转位刀片和车刀商品。中国曾称这种刀具为“不重磨刀具”23。24可转位铣刀的合理选用目前可转位铣刀已广泛应用于各行业的高效、高精度铣削加工，其种类已基本覆盖了现有的全部铣刀类型。由于可转位铣刀结构各异、规格繁多，选用时有一定难度，而可转位铣刀的正确选择和合理使用是充分发挥其效能的关键。241采用合适的铣刀结构刀体结构铣刀有整体式、镶嵌式和机夹式三种，由于机夹式铣刀的买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098512刀片有多个切削刃，当一个切削刃磨损后可以转位，故节省了刀具材料，减少了库存，还具有换刀方便等有点，故现在的铣刀多采用机夹式结构。可转位铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。由于刀片在刀体上有多种定位与夹紧方式，刀片定位元件的结构又有不同类型，因此可转位铣刀的结构形式有多种，分类方法也较多。但对用户选择刀具结构类型起主要作用的是刀片排列方式，排列方式可分为平装结构和立装结构两大类。242可转位铣刀的角度选择刀具几何参数对加工质量、刀具使用寿命有很大的影响，合理选择的参数可以保证加工品质和刀具寿命的前提下，提高生产率、降低成本。可转位铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。为满足不同的加工需要，有多种角度组合型式。各种角度中最主要的是主偏角和前角18。1主偏角KR主偏角为切削刃与切削平面的夹角。可转位铣刀的主偏角有90、88、75、70、60、45等几种。主偏角对径向切削力和切削深度影响很大。径向切削力的大小直接影响切削功率和刀具的抗振性能。铣刀的主偏角越小，其径向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也随之减小见图23。图23主偏角与切削力示意图90主偏角在铣削带凸肩的平面时选用，一般不用于纯平面加工。该类刀具通用性好即可加工台阶面，又可加工平面，在单件、小批量加工中选用。由于该类刀具的径向切削力等于切削力，进给抗力大，易振动，因而要求机床具有较大功率和足够的刚性。在加工带凸肩的平面时，也可买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098513选用88主偏角的铣刀，较之90主偏角铣刀，其切削性能有一定改善。6075主偏角适用于平面铣削的粗加工。由于径向切削力明显减小特别是60时，其抗振性有较大改善，切削平稳、轻快，在平面加工中应优先选用。75主偏角铣刀为通用型刀具，适用范围较广；60主偏角铣刀主要用于镗铣床、加工中心上的粗铣和半精铣加工。45主偏角此类铣刀的径向切削力大幅度减小，约等于轴向切削力，切削载荷分布在较长的切削刃上，具有很好的抗振性，适用于镗铣床主轴悬伸较长的加工场合。用该类刀具加工平面时，刀片破损率低，耐用度高；在加工铸铁件时，工件边缘不易产生崩刃。2前角铣刀的前角可分解为径向前角F和轴向前角P，径向前角F主要影响切削功率；轴向前角P则影响切屑的形成和轴向力的方向，当P为正值时切屑即飞离加工面。径向前角F和轴向前角P正负的判别见图24。图24径向前角与轴向前角常用的前角组合形式如下双负前角双负前角的铣刀通常均采用方形或长方形无后角的刀片，刀具切削刃多一般为8个，且强度高、抗冲击性好，适用于铸钢、铸铁的粗加工。由于切屑收缩比大，需要较大的切削力，因此要求机床具有较大功率和较高刚性。由于轴向前角为负值，切屑不能自动流出，当切削韧性材料时易出现积屑瘤和刀具振动。凡能采用双负前角刀具加工时建买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098514议优先选用双负前角铣刀，以便充分利用和节省刀片。当采用双正前角铣刀产生崩刃即冲击载荷大时，在机床允许的条件下亦应优先选用双负前角铣刀。双正前角双正前角铣刀采用有带后角的刀片，这种铣刀楔角小，具有锋利的切削刃。由于切屑收缩比小，所耗切削功率较小，切屑成螺旋状排出，不易形成积屑瘤。这种铣刀最宜用于软材料和不锈钢、耐热钢等材料的切削加工。对于刚性差如主轴悬伸较长的镗铣床、功率小的机床和加工焊接结构件时，也应优先选用双正前角铣刀。正负前角轴向正前角、径向负前角这种铣刀综合了双正前角和双负前角铣刀的优点，轴向正前角有利于切屑的形成和排出；径向负前角可提高刀刃强度，改善抗冲击性能。此种铣刀切削平稳，排屑顺利，金属切除率高，适用于大余量铣削加工。WALTER公司的切向布齿重切削铣刀F2265就是采用轴向正前角、径向负前角结构的铣刀24,25,26。243可转位铣刀齿数齿距的合理确定铣刀齿数多，可提高生产效率，但受容屑空间、刀齿强度、机床功率及刚性等的限制，不同直径的可转位铣刀的齿数均有相应规定，文中设计刀具结构采用等齿分布型式，槽铣刀两端面及圆周面三个刃都要参加切削,为了改善铣刀端部切削刃的工作条件及满足铣刀宽度24MM,刀片采用错齿安装为满足不同需要，同一直径的可转位铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。粗齿铣刀适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削加工；当机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗齿铣刀。中齿铣刀系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切削稳定性。密齿铣刀主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工。在专业化生产如流水线加工中，为充分利用设备功率和满足生产节奏要求，也常选用密齿铣刀此时多为专用非标铣刀。为防止工艺系统出现共振，使切削平稳，还开发出一种不等分齿距铣刀。如英格索尔公司的MAXI系列、瓦尔特公司的NOVEX系列铣刀均采用了不等分齿距技术24,25。在铸钢、铸铁件的大余量粗加工中建议优先选用不等分齿距的铣刀。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098515244可转位铣刀的直径可转位铣刀直径的选用视产品及生产批量的不同差异较大，刀具直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸。1平面铣刀选择平面铣刀直径时主要需考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内，也可将机床主轴直径作为选取的依据。平面铣刀直径可按D15D（D为主轴直径选取。在批量生产时，也可按工件切削宽度的16倍选择刀具直径27。2立铣刀立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。如系小直径立铣刀，则应主要考虑机床的最高转数能否达到刀具的最低切削速度60M/MIN。3槽铣刀槽铣刀的直径和宽度应根据加工工件尺寸选择，并保证其切削功率在机床允许的功率范围之内。245可转位铣刀的最大切削深度不同系列的可转位面铣刀有不同的最大切削深度。最大切削深度越大的刀具所用刀片的尺寸越大，价格也越高，因此从节约费用、降低成本的角度考虑，选择刀具时一般应按加工的最大余量和刀具的最大切削深度选择合适的规格。当然还需要考虑机床的额定功率和刚性应能满足刀具使用于最大切削深度时的需要28。246刀片牌号的选择合理选择选择刀片材料，主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度要求、切削载荷的大小以及切削过程中有无冲击和振动等。刀片形状主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素来选择。被加工工件表面形状。刀片硬质合金牌号的主要依据是被加工材料的性能和硬质合金的性能。一般用户选用可转位铣刀时，均由刀具制造厂根据用户加工的材料及加工条件配备相应牌号的硬质合金刀片。常用的刀片形状有正三边形、四边形、五边形、凸三边形、圆形和菱形等。刀片廓形的内切圆直径是刀片的基本参数，其尺寸（毫米）系列是556、635、952、1270、1588、1905、254。常用的刀片公差等级有买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098516精密级G、中等级M和普通级U3种,可按需要选用。各种形状的刀片有中心带孔或不带孔的；有不带后角或带不同后角的；有不带断屑槽的，也有一面或两面都有断屑槽的。为了适应在各种使用条件下断屑的需要，刀片的断屑槽制成多种形式。通穿槽、封闭槽、三级封闭槽、凹弧形槽、点式断屑台。可转位刀片的断屑槽或断屑台通常是在硬质合金压制后烧结而成。通穿式断屑槽也可在已烧结的刀片上磨削出来。多级的和凹弧形的断屑槽以及点式断屑台都比单级槽有较大的断屑范围（即能够断屑的切削速度、切深和进给量范围较大）28,29,30。247夹紧方式的选择对刀片的夹紧方式有如下基本要求1夹紧可靠，不允许刀片松动或移动。2定位准确，确保定位精度和重复精度。3排屑流畅，有足够的排屑空间。4结构简单，操作方便，制造成本低，转位动作快常见的可转位刀片的夹紧方式有以下几种杠杆式、楔块上压式、螺钉上压式等多种方式，如图25所示31。高速铣削加工要求整个刀具系统十分可靠，这其中不仅要求刀具材料本身可靠，还要求组成刀具系统各零件如刀体、紧固螺钉、刀片等可靠。除零件结构可靠外，还要求夹紧可靠，以提高刀具整体结构可靠性。其中刀片装夹的可靠性尤为重要，为了在铣削时提高刀片装夹的可靠性，尤其是在高速铣削时防止刀片的飞出，新推出的高效或高速铣刀均采取了相应的措施，增加了刀片底面与刀座的配合结构，如ISCAR公司的FEEDMILL铣刀。SANDVIK公司的COROMILLCENTURY加工铝合金高速铣刀，其刀片的底面加工出齿纹，安装时与刀座上的齿纹相互咬合。又如CERATIZIT公司加工铝合金的高速铣刀，其刀片底面与刀座有一个V形配合，也是为了防止刀片的飞出。由于这样的结构增加了刀片刀座的承载能力，减少了刀片夹紧螺钉的载荷，因此提高了装夹的可靠性和刀具的切削能力。由于提高刀片装夹可靠性对可转位刀具的发展具有普遍意义，可以预见，将会出现更多的类似结构32。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098517图25常见的可转位刀片的夹紧方式25本章小结随着我国经济的不断发展，各项技术也日新月异。为适应现代加工技术的不断发展，可转位刀具在机械制造业的应用日益广泛，对产品的技术要求也越来越高。现代可转位刀具不仅应能满足高速切削、干式切削、激光辅助切削等先进切削技术的需要，而且对产品功能的多样化、结构的合理化、外观造型的美观等方面也提出了更高要求。由于可转位刀具的形状及装配关系复杂，排屑槽多为曲面，尺寸大都为投影尺寸，设计工作繁琐，采用传统的手工绘图设计方法效率很低，费时费力，且不易保证设计质量。为提高企业的研发技术水平，加快刀具产品的更新换代速度，增强其市场竞争能力，国外先进的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术，将会应用于可转位刀具产品的设计与制造，不仅缩短了产品开发周期，而且在节约原材料、提高产品一次合格率等方面有明显成效。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098518第3章立装可转位槽铣刀的设计可转位铣刀由刀体、紧固螺钉、刀片等刀具组件构成了一个串联系统，其中任何一个组件失效都可能导致整个刀具失效。根据可靠性设计理论44由此可知，刀具组件越多，则刀具可靠性越低。为提高高速可转位铣刀安全性，应在刀具结构设计上尽量减少刀具组件数量。刀具组件只包括可转位刀片、螺钉、刀体33,34。在安排刀片时，得遵循两方面的原则，一是尽可能的沿刀体圆周均布刀片，这样可以保证刀具切削过程平稳连续的进行；二是在保证刀片槽相互不干涉的情况下，每把刀安排较多组刀片，提高刀体的利用率和刀具切削效率。3531硬质合金可转位刀片技术要求1凡进行表面化学涂层CVD的刀片，包括车刀片、铣刀片或其他硬质合金刀片，涂层前刀片刃口皆须进行倒圆处理，刃口圆弧半径5M。2可转位刀片未标注后角允差的，皆为允许偏差为1；此外，刀尖圆弧半径10MM，允许偏差为01MM，R1020MM，允许偏差为015MM。3可转位刀片产品，在每个刀片上应刻、蚀有可识别特征的标志，特征如材料类别或涂层代码。可转位铣刀片表面粗糙度应符合表31要求表31可转位铣刀片表面粗糙度允许偏差等级前面及后面RA修光刃后面RAA0404C0808K1608E1608铣刀片常用精度等级A、C、E、K的D、M和S的允差，见表32。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098519表32铣刀片常用精度等级D的允许偏差M的允许偏差S的允许偏差偏差等级偏差等级偏差等级DA、C、EKAC、KEA、C、E、K63500595250051270008158750101905002501000050013002500254）刀片基面平直度，只允许向内凹，A级不大于0005MM；C级不大于001MM；K级和E级不大于002MM。5）刀片表面不得有对使用有害的缺陷，刃口部分不得有掉边掉角；非工作部位掉边掉角不大于03MM。6）刀片的主要性能及组织结构应符合YB84975硬质合金牌号或相关标准的规定。7）刀片断面组织应均匀一致，不得有对使用有害的缺陷。铣刀片如图33图33铣刀片32铣削效率的计算面铣工作效率可以用多种方式衡量，一种是通过确定每分钟金属切除量，即WOC切削宽度DOC切削深度FR走刀量37。如3WOC0150英寸DOC35英寸/MINFR1575立方英寸/分。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098520金属切除率表示的是切下的金属体积，所用的机床功率能否达到这个切除率要取决于被加工金属的硬度。因而有另外一种衡量方法，就是直接计算铣削所需动率。铣削所需动率金属切除率材料硬度系数。如铝硬度系数约为03，则所需功率为1575034725马力；钢硬度系数约为07，所需功率为15750711马力。硬度系数可查有关手册、资料等。33立装可转位槽铣刀角度计算由可转位刀具的机构特点可知，可转位铣刀的几何角度是由刀片的几何角度和刀杆槽的几何角度共同组合而成的。几何角度根据加工情况选定，设计时是根据铣刀所要求的几何角度和标准刀片的几何角度，求刀杆槽的几何角度38。在设计计算中，对于可转位铣刀几何角度中的KR,与预选值相0,S等，称为独立角度或保证角度。而另一部分则不再是独立选区的，而是派生角度，需要对其进行校验，使他们与合理值预选值相近。铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。为满足不同的加工需要，有多种角度组合型式。各种角度中最主要的是主偏角和前角本次设计中选取轴向前角为6，径向前角0这种铣刀综合了双正前角和双负前角铣刀的优点，轴向正前角有利于切屑的形成和排出；径向前角0可提高刀刃强度，改善抗冲击性能。此种铣刀切削平稳，排屑顺利，金属切除率高，适用于大余量铣削加工。主刃的刃倾角为6。由于受刀片形状、角度的限制,每个切削角度达到最优化的选择,所以采用主角度优化选择,尽量使其他角度也在合理