特殊長結構零件加工中刀具的設計與應用

劉軍李倩

（1.綿陽職業技術學院機電工程系，四川 綿陽 621000；2.中國工程物理研究院電子工程研究所，四川 綿陽 621900）

特殊長結構零件加工中刀具的設計與應用

劉軍1李倩2

（1.綿陽職業技術學院機電工程系，四川 綿陽 621000；2.中國工程物理研究院電子工程研究所，四川 綿陽 621900）

本文針對三軸數控銑床上加工特殊長結構零件因無合適刀具可用而導致零件無法加工的情況，結合零件結構和三軸數控銑床加工特點，提出了自行設計刀具，以符合零件加工要求的解決方法。

長結構零件；刀具設計；數控銑加工

1 引言

隨著企業生產對產品要求的提高，也為了滿足某些特殊長結構零件的功能要求，加工這類零件與普通零件相比就比較特殊，往往加工長度超出了刀具加工范圍，加工難度也增大了很多，這種特殊長結構零件無法使用現有刀具在數控銑床上加工完成，而如果定制刀具又會造成生產周期過長，影響企業生產進度，同時生產成本也會大大增加。針對這類無現成刀具可用的問題，本文提出了設計刀具以適合這類特殊長結構零件加工要求的解決辦法。

2 特殊長結構零件的加工難點

如下圖1所示，該零件材料為鋁件，加工完成后的零件長度為150mm。在三軸數控銑床上加工此零件時，由于機床主軸不能旋轉一定角度進行零件加工，因此該零件只能以150mm的高度豎著裝夾進行加工，而普通的銑刀一般長度在40mm—60mm之間，遠遠不能達到零件加工所需要的長度。因此加工此類零件只能定制加長刀具，以滿足加工要求。對于加工大批量零件來說，定制加長刀具的優點是方便、省事，但定制刀具加工的零件種類比較單一；而對于加工小批量或個別零件而言，定制刀具成本過高，會造成資源浪費。另一方面，定制刀具的時間周期長，會導致產品生產周期延長，從而影響生產進度。

圖1 特殊長結構零件

3 刀具的設計方案

為解決以上問題，結合此類零件加工特殊性及三軸數控銑床的加工特點，提出延長刀具刀桿以適應零件加工要求的設計方案。

但在實際應用中，刀具過長，其剛度就會降低，在加工零件的過程中往往會發生刀具發顫、讓刀等情況，因此在進行刀具設計時，必須考慮并解決這一問題。如何保證既滿足加工長度，又不會因刀具過長而出現刀具發顫、讓刀等情況呢？我們設計時主要從以下幾方面來考慮：

3.1 刀具材料必須選用既具有足夠剛度又具有一定韌性的材料。

3.2 刀桿直徑在符合加工要求的條件下應盡可能將尺寸設計得大一些。如圖1尺寸要求，設計的刀桿直徑只略小于U型槽寬度即可。

具體設計方案如下：

刀具主要由刀桿、刀片組成，兩者通過螺釘連接起來。首先選擇合適的刀具材料，由于該超長結構零件為通用鋁件，其硬度一般，刀桿材料選擇45#鋼即可。其次確定刀桿尺寸：根據零件U型槽寬度，我們設計的刀桿加工完成后的直徑為7.5mm，長度為140mm。刀桿按尺寸加工出來后，在其底部鉆一個螺紋孔。

接下來是刀片的設計加工，這里我們將刀片設計成梳齒距和正前角的切槽刀片，這種結構的刀片可以大大減小切削時的振動，配合好刀桿可以提高零件的加工質量。最后將加工好的刀桿和刀片通過螺釘連接，一把符合特殊長度零件加工要求的銑刀刀具（圖2）就完成了。

圖2 完成后的刀具

4 結論

通過使用，證明自行設計的刀具加工特殊長結構類零件，經檢驗均達到設計標準，質量可靠，完全滿足該類零件的加工要求。這種自行設計的刀具主要優點有：

4.1 結構簡單、操作方便，與常規刀具使用方法相同。

4.2 由于所選刀具材料常見，因而價格低廉，可大大降低生產成本。

4.3 自己加工刀具所需時間遠遠短于定制刀具時間，縮短了零件生產周期。

4.4 刀具結構靈活，調整方便。

4.5 可以根據產品的大小和長度隨時更換刀桿和刀片，克服了因刀桿過長、刀片過大帶來的振動和讓刀等問題，保證了零件的加工質量。

[1]葉偉昌.刀具模具設計簡明手冊[M].北京:機械工業出版社,1999.

TP391

A

1003-5168(2014)03-0127-01

劉軍（1977—），男，碩士，講師，研究方向：數控加工及編程、數控機床維修等。