N-3M立式炮塔銑床盤銑刀的改進(jìn)

李勇華

摘? 要：該文介紹N-3M立式炮塔銑床在加工平面時(shí)，使用盤銑刀加工平面零件時(shí)機(jī)床、刀具產(chǎn)生較大振動(dòng)，工件表面粗糙度差，吃刀量較淺的問題，經(jīng)過改進(jìn)后得出的直柄小型盤銑刀適合N-3M立式炮塔銑機(jī)床的使用，可以解決加工平面零件時(shí)出現(xiàn)的刀具與主軸的振動(dòng)和背吃刀量的問題，提高了零件表面粗糙度，滿足加工平面零件的需求，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：炮塔銑床;盤銑刀;改進(jìn)

中圖分類號(hào)：TG54? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

立式炮塔銑床是炮塔銑床的一種，立式炮塔銑床也可叫做萬能銑床、搖臂銑床，是屬于銑床大類。立式炮塔銑床與其他銑床主要區(qū)分于主軸與工作臺(tái)的夾角，立式炮塔銑床主軸與工作臺(tái)的夾角形成90°夾角，所此稱為立式炮塔銑床。立式炮塔銑床廣泛應(yīng)用于加工平面、角度、斜面、鍵槽、溝槽、鉸孔、鏜孔，其銑頭可以左右轉(zhuǎn)動(dòng)90°，前后轉(zhuǎn)45°，滑枕可以平轉(zhuǎn)360°，配置機(jī)動(dòng)進(jìn)給裝置和數(shù)顯系統(tǒng)。

平面加工方法主要有車削加工、銑削加工、刨削加工、拉削加工、磨削加工等。而零件平面銑削加工占很大的比例，一般平面銑削就2種，一種是盤銑刀，俗稱飛刀，適合銑削寬平面，效率高，加工面光潔度也好。第2種是立銑刀，適合銑削小平面，象槽里的小平面，加工大平面效率低，表面也不如銑刀盤好。而炮塔銑床加工平面時(shí)所使用的盤銑刀（圖1）會(huì)出現(xiàn)刀具振動(dòng)比較大，背吃刀量不大，對(duì)加工平面來說很不利，經(jīng)在加工中多次嘗試把刀具進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)可以減少刀具和機(jī)床的振動(dòng)，增大背吃刀量，給零件加工提高了加工效率，提高零件質(zhì)量。

1 N-3M炮塔銑床盤銑刀的現(xiàn)狀，特點(diǎn)

盤銑刀在平面加工中適用范圍非常廣，根據(jù)不同材質(zhì)使用不同的刀片，可以加工不同材質(zhì)，象剛件、鑄件、鋁件、不銹鋼和銅件等。盤銑刀有2種，一是安裝硬質(zhì)合金刀片，采用鍥塊壓緊在刀盤上，更換，拆裝刀片非常方便，多刀粒，刀粒的數(shù)量隨著刀盤的大小變化而變化，最少的只安裝一粒也片也可以正常進(jìn)行銑削零件。另一種是整體式的盤銑刀，整體式是將刀粒焊接在刀體上，為一個(gè)整體。刀粒焊接在刀盤上，不可以拆卸，整體式盤銑刀缺點(diǎn)就是刀片更換復(fù)雜，象刀片發(fā)生崩裂后，無法正常使用，需要重新焊接，操作起來很復(fù)雜，浪費(fèi)時(shí)間，所以應(yīng)用得不廣泛。

盤銑刀的特點(diǎn)是容屑空間比較大，排屑很好;有大的前角、切削負(fù)荷力小;裝夾的刀粒數(shù)量較多;可以用于粗、精加工中;市面上有著各種各樣的盤銑刀。以安裝刀柄形式，有直柄可轉(zhuǎn)位盤銑刀;有莫氏錐柄;有R8柄等，而N-3M炮塔銑床主軸特殊，只能安裝R8柄或R8刀套配合直柄的刀具。

2 N-3M炮塔銑床盤銑刀加工分析

N-3M炮塔銑床主軸比較特殊，主軸錐度是R8，與其他立式銑床有一定的區(qū)別，此時(shí)N-3M炮塔銑床只能安裝R8柄的盤型銑刀或者通過R8刀套結(jié)合直柄盤銑刀一起安裝在主軸上。利用炮塔銑床加工平面時(shí)，使用盤銑刀銑削加工精度一般可達(dá)IT9—IT8，表面粗糙度為6.3 μm～1.6 μm，盤銑刀可以安裝多個(gè)刀粒，有著較好的散熱性，有利于刀粒的磨損，而刀粒的磨損主要有以下幾種情況。

一是擴(kuò)散磨損，擴(kuò)散磨損是一種加劇磨損，它常常和黏接磨損同時(shí)產(chǎn)生，其磨損速度主要與切削溫度、刀具材料的化學(xué)成分有關(guān)。切削溫度越高，擴(kuò)散越快。

二是黏接磨損，通常情況下，破裂面發(fā)生在軟的工件，因?yàn)殂姷侗P表面結(jié)構(gòu)缺陷等原因，破裂也可能發(fā)生在銑刀盤體內(nèi)，讓銑刀盤材料的顆粒被工件表面帶走，從而造成了銑刀盤的磨損。在加工溫度低與高的情況下都有可能發(fā)生黏接磨損，黏接磨損主要取決于刀具材料和工件材料分子的親和度，在加工中很難完全避免黏接磨損，一般通過改善刀具表面的粗糙度，選擇與加工件親和力低的刀具材料，控制切削條件等措施。

三是磨粒磨損，磨粒磨損是一種機(jī)械擦傷所造成的磨損，用各種銑刀盤材料在不同的切削速度下，都可能發(fā)生磨粒磨損。

如圖1所示的盤銑刀，刀具直徑為46 mm，采用3顆三角形刀粒硬質(zhì)合金加工碳素結(jié)構(gòu)鐵鋼，安裝TY15硬質(zhì)合金，采用蘑菇螺釘緊固刀粒，此盤銑刀銑削的平面較寬，可以高效高速切削工件。每一顆刀粒都參與切削加工，刀粒切削工件是斷續(xù)的，刀粒在切入切出過程中產(chǎn)生沖擊，參與切削的刀粒所切削的工件厚度在不斷地變化中，引起切削面積和切削力的變化，因此在加工平面銑削時(shí)產(chǎn)生不平穩(wěn)，容易產(chǎn)生刀具振動(dòng)，其次，刀盤、拉桿在刀具旋轉(zhuǎn)時(shí)，刀盤、拉桿有晃動(dòng)，在平面上直接留下明顯的刀痕，直接影響了工件的表面粗糙度。

在銑削平面加工時(shí)產(chǎn)生的質(zhì)量問題主要與以下幾個(gè)方面有關(guān)聯(lián)，銑削的方式、刀具、切削參數(shù)的選用、冷卻的方式有著密切的關(guān)系。

（1）銑削方式中有順銑和逆銑之分

順銑時(shí)刀刃切削厚度由大到零，刀粒磨損比較小，刀具的使用壽命高，已加工表面質(zhì)量好，加工時(shí)產(chǎn)生垂直向下的銑削分力，有助于工件的定位夾緊，不存在滑行現(xiàn)象，但是在加工零件時(shí)由于力的分解切削時(shí)振動(dòng)較大，表面光潔度好，適合精加工。逆銑時(shí)銑刀不能馬上切入零件，在已加工表面上滑行一段距離后，才切削零件，刀具的使用壽命低，已加工表面質(zhì)量差，產(chǎn)生垂直向下的分力，有挑起工件破壞定位的趨勢(shì)，當(dāng)工作臺(tái)進(jìn)給絲桿螺母機(jī)構(gòu)有間隙時(shí)，工作臺(tái)也不會(huì)竄動(dòng);因此刀粒磨損速度比較快，加工零件中消除工作臺(tái)絲杠與螺母的間隙，振動(dòng)較小，加工比較平穩(wěn)，加工出現(xiàn)的表面粗糙度較差，適用于粗加工中。

（2）刀具，盤銑刀主要是通過安裝硬質(zhì)合金刀粒進(jìn)行切削加工

實(shí)際生產(chǎn)中加工不同零件材質(zhì)選擇不同的硬質(zhì)合金刀粒。硬質(zhì)合金刀具根據(jù)其切削不同的材料分為3種牌號(hào)YT類、YW 類、YG類三大類，其中YT類合金主要適用于加工鋼件、鑄鋼件、鋁件，不抗沖擊。YW類硬質(zhì)合金類主要適用于加工耐熱鋼，高錳鋼、不銹鋼等難加工材料。YG類硬質(zhì)合金主要用于鑄鐵件，鑄鋼件的粗車、耐沖擊、耐高溫。盤銑刀具根據(jù)加工不同零件材質(zhì)合理選用不同的牌號(hào)的合金，達(dá)到理想的加工效果，發(fā)揮刀具的良好加工狀態(tài)。

（3）切削參數(shù)的選擇

首先要確定主軸的轉(zhuǎn)速，而主軸的轉(zhuǎn)速一般根據(jù)工件或刀具的直徑來確定;其次確定背吃刀量，而背吃刀量則根據(jù)機(jī)床、工件、刀具的剛度來決定，在剛度條件允許的狀況下，盡量加大背吃刀量，從而提高生產(chǎn)的效率;最后是切削速度，切削速度主要取決于刀具的耐用度，提高切削速度，刀具的耐用程度會(huì)急劇下降。

（4）冷卻方式的選擇

采用冷卻方式用大直徑面銑刀銑削時(shí)，冷卻液難以噴射到整個(gè)銑刀，特別是斷續(xù)加工。刀片在頻繁地切入、切出，實(shí)際上冷卻液每分每秒噴射到刀尖，而是刀尖切入時(shí)被加熱，切出時(shí)被冷卻，這種很快地加熱、冷卻，極易引起熱裂紋。而不采用任何切削液冷卻，它的優(yōu)點(diǎn)是直接觀察切屑實(shí)際的形狀和顏色，由于工件的化學(xué)成分不同，鐵屑的顏色也不一樣，操作都可以通過觀察鐵屑的形狀和顏色改變調(diào)整切削參數(shù)。不用切削液加工的目標(biāo)是調(diào)整切削速度與進(jìn)給量，以便觀察飛濺的切屑，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整主軸速度和進(jìn)給量。

3 N-3M炮塔銑床盤銑刀改進(jìn)

根據(jù)N-3M立式炮塔銑床具有的特性，選用直柄的盤銑刀，圖1是改進(jìn)前盤銑刀，圖2是改進(jìn)后的盤銑刀，此盤銑刀主要由刀體、壓塊、內(nèi)六角螺釘和合金刀粒構(gòu)成。從兩把盤銑刀的結(jié)構(gòu)上對(duì)比，刀具的刀柄部位沒有變化，直徑為φ20 mm，改進(jìn)后的刀體部經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。主要變化在于刀具裝夾刀粒部位發(fā)生了變化，刀粒安裝位置設(shè)置成99°的傾角，采用內(nèi)六角螺栓加上壓塊壓住刀粒，刀粒與壓塊的接觸面積增大，受力點(diǎn)分散在壓塊上，內(nèi)六角螺釘堅(jiān)固壓塊，拆卸方便。其次，安裝的刀粒形狀不一樣，原來使用是三角型刀粒，改進(jìn)后使用長方形刀粒，改進(jìn)后刀具安裝在炮塔銑床上比圖1的刀具充分發(fā)揮更好的性能，表現(xiàn)在更換刀粒更為容易，刀具在使用過程中振動(dòng)小了，背吃量有所增加，提高了工件表面粗糙度，滿足了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)小件加工需求，使用起來比較實(shí)用，方便。改進(jìn)后效果圖如圖2所示。

圖2盤銑刀的優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：①加工平面時(shí)主軸與刀具的振動(dòng)頻率降低了，刀具能平穩(wěn)地工作;②背吃刀量明顯增加;③刀具的痕跡比原來的小，提高了平面的粗糙度;刀具改進(jìn)后對(duì)加工平面提高了生產(chǎn)的效率。

4 結(jié)語

炮塔床銑削加工平面是必不可少的，使用盤銑刀加工平面時(shí)大大節(jié)約時(shí)間及得到理想加工效果，為此必須具有一把好用的刀具盤銑刀，圖2為經(jīng)過改進(jìn)后的盤銑刀，經(jīng)過多次反復(fù)的加工平面試驗(yàn)，刀具在加工平面時(shí)表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能，滿足炮塔銑床加工平面的生產(chǎn)要求，避免了刀具在加工平面時(shí)出現(xiàn)的刀具振動(dòng)，背吃量、表面粗糙度等問題。

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