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隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為了滿足機(jī)器零件使用性能的特殊要求，一些高強(qiáng)度、高韌性、高耐磨性的新材料不斷涌現(xiàn)。然而這些新材料的切削加工，也給金屬切削刀具的研究提出了新的課題。它們在切削加工中的突出特征是：強(qiáng)度高、加工硬化嚴(yán)重、加工表面質(zhì)量差、切削變形大、切削力大、切削溫度高、刀具磨損快、斷屑困難等。如高錳材料在切削中，經(jīng)塑性變形后使奧氏體組織變?yōu)榧?xì)晶粒的馬氏體組織，其加工硬度由原來的180～220HBS提高到450～500HBS，加工硬化嚴(yán)重；冷硬層深度可達(dá)0.3mm以上。另外高猛鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為45號鋼的0.25倍，韌性為45號鋼的8倍，不僅切削力增大，而且使切屑不易折斷。從生產(chǎn)加工的現(xiàn)場看，在使用的可轉(zhuǎn)位銑刀中，因銑刀幾何參數(shù)選擇不合理，且排屑和斷屑控制不好，在強(qiáng)力銑削時(shí)造成經(jīng)常性打刀和崩刃。另外，吃刀深度大時(shí)，造成軸向定位不可靠，影響了可轉(zhuǎn)位銑刀在難加工材料中的推廣和應(yīng)用。

1 角度選擇
銑削接觸狀態(tài)分析 銑刀角度的選擇與銑削接觸狀態(tài)有直接的關(guān)系，良好的銑削接觸狀態(tài)是強(qiáng)力切削銑刀角度選擇的主要問題之一。如圖!所示，當(dāng)銑刀切入工件時(shí)，刀齒前刀面與被切削工件的接觸點(diǎn)可假想為4個(gè)特殊點(diǎn)(U、V、S、T)。由分析可知，為了防止刀齒崩刃，應(yīng)將開始接觸點(diǎn)選在離開主切削刃的! 點(diǎn)或 點(diǎn)，其效果最佳。
切深前角gp和進(jìn)給前角gf的選擇 根據(jù)以上分析，為使刀齒切入工件時(shí)的初始接觸點(diǎn)為U點(diǎn)或者V點(diǎn)，銑刀的前角選擇至關(guān)重要。當(dāng)進(jìn)給前角gf比銑刀切入角d1小的愈多時(shí)，刀齒切入時(shí)間愈長，銑刀切入時(shí)的沖擊過程也就進(jìn)行得愈緩和，從而減少硬質(zhì)合金銑刀因熱裂所引起的刀具破損；負(fù)的切深前角gp可以提高刀齒的耐沖擊性，負(fù)的進(jìn)給前角gf既能增強(qiáng)切削刃強(qiáng)度，又便于切屑卷曲、折斷和排除。所以通過分析和實(shí)驗(yàn)比較，我們選擇了負(fù)前角型銑刀角度，即gp=-5°，gf=-8°。
刀尖參數(shù)選擇 由于切深前角和進(jìn)給前角都為負(fù)值，使銑削過程中的切削變形大，切削力大，銑削溫度有所升高。盡管強(qiáng)力切削因選取大的切削深度和進(jìn)給量，形成寬而厚的切屑能夠降低切削區(qū)溫度，但是合理選取偏角也是至關(guān)重要的。根據(jù)強(qiáng)力切削的加工要求，考慮到系統(tǒng)剛度和改善散熱條件等問題，選取主偏角kr=。75°同時(shí)，為了提高刀尖部分的強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)采取了雙副刃結(jié)構(gòu)(如圖2)，即磨出kr1'=5°(刃長2mm)和kr2'=15°兩段副刀刃。另外，在刀尖處磨出了刀尖半徑re=1.5±0.1mm的圓弧。這種刀尖形式不但提高刀具強(qiáng)度，還減少了副后刀面對已加工表面的摩擦，減少了切削力，降低了切削溫度，提高了刀具耐用度。


2 結(jié)構(gòu)分析
刀片定位方式 刀片在刀墊上的定位，不但要滿足新刀片定位精度和可靠性的要求，同時(shí)還要保證刀片轉(zhuǎn)位后的定位精度和可靠性，這是機(jī)夾轉(zhuǎn)位刀具對刀片定位方式選擇和定位元件設(shè)計(jì)要求的重要原則。本設(shè)計(jì)采用“三點(diǎn)定位”方式，但考慮到強(qiáng)力銑削比一般銑削的切削力大，使刀墊上的定位點(diǎn)因受強(qiáng)烈的擠壓變形而失去定位能力，影響定位精度和定位可靠性，所以，在刀墊的兩側(cè)面上采用了窄長面的定位結(jié)構(gòu)。為了提高定位的可靠性，對刀墊的定位面在加工尺寸精度和位置精度上提出了嚴(yán)格要求。為了控制切削刃的端面跳動，刀墊軸向可以調(diào)整。
夾緊機(jī)構(gòu) 夾緊機(jī)構(gòu)采用前壓式楔塊夾緊。為了滿足夾緊可靠，操作方便的要求，選擇楔塊楔角為12°。夾緊著力點(diǎn)若在刀片的上部，刀片與刀墊定位面之間將會產(chǎn)生縫隙，從而破壞刀片的定位可靠性。為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，使刀片與刀墊定位面緊密結(jié)合，并能克服主切削力(Fz)對刀片定位精度的影響。其夾緊著力點(diǎn)選在刀片的1/2再向上1mm處(如圖3所示Fj)，實(shí)踐證明效果良好。
銑刀槽的加工 銑刀槽的加工是銑刀制造的關(guān)鍵工序之一。它不僅要求刀槽本身的加工精度高，而且還要求刀槽之間的分度精度高。若刀槽分度精度不高，將給刀槽磨削造成余量不均。為了控制銑刀淬火后的熱處理變形量，一是在銑刀體粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，為淬火做好組織上的準(zhǔn)備，二是采用分級淬火法，從而有效地避免熱處理變形和裂紋。為了提高刀槽分度精度，在磨槽工序中，采用了磨槽專用夾具，保證了刀槽制造精度和分度精度的設(shè)計(jì)要求。

3 用量選擇
根據(jù)難加工材料的切削特點(diǎn)，在銑削高錳鋼、淬火鋼、冷硬鑄鐵等材料時(shí)，特別是強(qiáng)力銑削鋼件時(shí)，其銑削用量的選擇一般是：銑削速度略低，以便降低銑削溫度，減少刀具磨損，提高刀具的耐用度；銑削深度和進(jìn)給量適當(dāng)加大，以便保證刀具超過加工硬化層深度切削，減少刀具磨損和崩刃。但是也要同時(shí)考慮，由于銑削深度和進(jìn)給量的加大，造成銑削力增加，使銑削過程產(chǎn)生振動和切屑不易折斷等問題。

4 銑削實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)條件
機(jī)床：X5020；
工件：ZGMn13 180～200HB
銑刀：d0=315 z=16 YT798雙副刃端銑刀；
用量：Vc=25m/min ap fz=0.2mm/z。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果 連續(xù)銑削工件96件，銑削兩個(gè)班次未發(fā)現(xiàn)銑刀崩刃、打刀、熱裂等非正常磨損現(xiàn)象。與其它銑刀相比生產(chǎn)效率提高近3倍，刀具耐用度提高1.5倍。
雙副刃強(qiáng)力端銑刀具有合理的參數(shù)與結(jié)構(gòu)，可靠的夾緊與定位、銑削用量大、剛性好、生產(chǎn)效率高、刀具使用壽命長等特點(diǎn)。特別適于高錳鋼、淬火鋼、高合金鋼等難加工材料的粗加工和半精加工，在全國刀協(xié)組織的刀具切削表演賽上，雙副刃強(qiáng)力銑刀在加工高錳鋼材料時(shí)，得到好評。現(xiàn)已在二汽、大連柴油機(jī)廠等大型企業(yè)中廣泛使用。