超薄直齒三面刃的加工

哈爾濱第一工具制造有限公司 (黑龍江 150078)孫玉偉

整體直齒三面刃銑刀是在兩側(cè)面和圓周刃上均有切削刃的盤銑刀，齒向?yàn)橹饼X，用于加工槽和側(cè)面。

1.問題的提出

通常情況，整體直齒三面刃銑刀一般直徑較小，大于125mm 的很少選用，較大直徑的盤銑刀可選擇鑲齒結(jié)構(gòu)。隨著中國制造業(yè)的發(fā)展，要求刃具盤銑刀外徑越來越大，厚度越來越薄，但國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6119.2—1996 只規(guī)定了直齒三面刃最小規(guī)格為φ50mm×4mm 和最大規(guī)格為φ125mm×8mm 已不能滿足用戶的需求，但在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常遇到用戶要求訂(例如φ80mm×4mm 或φ100mm×4mm 等)外徑大且厚度又薄的超出國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的直齒三面刃銑刀，這樣就增加了制造加工的難度。通常這時(shí)應(yīng)該采用鑲齒結(jié)構(gòu)，但因結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其形狀和位置公差都達(dá)不到整體三面刃的技術(shù)要求，如訂鋸片銑刀，由于鋸片銑刀兩側(cè)沒有切削刃，導(dǎo)致被加工件表面粗糙度達(dá)不到技術(shù)要求，因此用戶要求訂制整體三面刃結(jié)構(gòu)的刀具，但因其外徑過大，厚度又薄，在制造過程中極易變形，造成直齒三面刃端刃跳動(dòng)超差，這就是我們在生產(chǎn)中急需解決的問題。

2.問題的解決

(1)超薄直齒三面刃淬火變形是造成端面跳動(dòng)超差的最主要因素，因國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定三面刃內(nèi)孔通常為φ22mm、φ27mm、φ32mm，半成品孔分別是φ21.7mm、φ26.7mm、φ31.7mm，因此設(shè)計(jì)了工作部分直徑分別為φ21.6mm、φ26.6mm、φ31.6mm，胎桿總長分別為240mm、250mm、290mm 的三種胎桿。胎桿工作部分直徑尺寸比半成品孔尺寸小0.10mm (見附圖)，作用是便于裝卸被加工工件，提高生產(chǎn)效率。

1.胎桿 2、4.墊片 3.直齒三面刃 5.螺母

在胎桿柄部銑一平面，夾角為30°，作用是用臺(tái)鉗夾緊，固定住胎桿，再用扳手?jǐn)Q緊螺母，夾緊被加工件。在胎桿柄部鉆一個(gè)直徑為15mm 的通孔，作用是將三面刃成串夾緊后去淬火，這時(shí)重量很重，有時(shí)搬運(yùn)不方便，此孔這時(shí)可做為吊裝孔使用，用小吊車搬運(yùn)，這樣既節(jié)省人力又安全，平時(shí)不用時(shí)，還可用此孔把胎桿懸掛在專用掛架上，便于保存。我們在胎桿尾部設(shè)計(jì)螺紋時(shí)，開始設(shè)計(jì)為粗牙螺紋，螺母旋入快，提高生產(chǎn)效率。但在生產(chǎn)搬運(yùn)過程中，由于有時(shí)互相碰撞，造成個(gè)別有松扣現(xiàn)象，導(dǎo)致淬火變形超差，最后造成廢品。細(xì)牙螺紋的自鎖性能好，因此抗振動(dòng)防松的能力強(qiáng)，細(xì)牙螺紋的缺點(diǎn)是螺紋容易碰壞，影響安裝和拆卸，稍有尺寸誤差或者磕碰就可能導(dǎo)致安裝時(shí)亂扣使得螺桿與螺母同時(shí)損壞。為了防止松扣現(xiàn)象，最終選擇細(xì)扣，又根據(jù)細(xì)扣螺紋容易碰壞的特點(diǎn)，把螺母的長度加長，螺母的長度一般比胎桿上外螺紋長度長5mm 左右，這樣就有效保護(hù)了胎桿上的細(xì)螺紋。另外還設(shè)計(jì)了材質(zhì)為45 鋼，厚度為10mm，外徑和內(nèi)孔與被加工直齒三面刃相同的兩個(gè)墊片，作用是把一個(gè)墊片裝在胎桿最里面，然后裝三面刃，在最外面再裝一個(gè)墊片，用螺母擰緊后再去淬火，因被加工的三面刃兩端被夾緊，三面刃因淬火導(dǎo)致變形被降到了最低點(diǎn)。

(2)銑工在銑三面刃端面刃時(shí)，一般加工直齒三面刃銑刀端面時(shí)，銑工序?yàn)槟スば蛄?.5～0.6mm的磨削量，因超薄三面刃在淬火過程中變形大，按正常留量，則最后成品有時(shí)有個(gè)別端面齒有黑皮，即影響產(chǎn)品外觀又影響產(chǎn)品質(zhì)量。我們在生產(chǎn)過程中經(jīng)過長期實(shí)踐摸索，端面留量為0.8～1.0mm 較為合適，如留量過大，銑工銑端面刃時(shí)，不但加工費(fèi)勁，增加加工難度，還因銑削量過大，導(dǎo)致因機(jī)械加工造成直齒三面刃輕微變形。

(3)銑工銑直齒三面刃圓周刃時(shí)，逆銑時(shí)切削厚度從零逐漸增大，銑刀刃口有一鈍圓半徑，當(dāng)鈍圓半徑大于瞬時(shí)切削厚度時(shí)，實(shí)際切削前角為負(fù)值，刀齒在加工表面上擠壓，滑行，切不下切屑，使這段表面產(chǎn)生嚴(yán)重冷硬層，下一齒切入時(shí)又在冷硬層表面擠壓，滑行，使刀齒容易磨損，并且被加工工件表面粗糙度達(dá)不到產(chǎn)品圖樣的技術(shù)要求。順銑時(shí)，刀齒的切削速度從最大開始，避免了產(chǎn)生擠壓滑行現(xiàn)象，同時(shí)切削力始終壓向工作臺(tái)，避免了工件上下的振動(dòng)，因而能提高銑刀壽命和加工表面質(zhì)量。根據(jù)順銑和逆銑的特點(diǎn)，以及產(chǎn)品圖樣的技術(shù)要求，在生產(chǎn)中選擇了順銑。

由于圓周刃的加工方法是把工件穿在銑工用胎桿上成串加工，在銑刀要銑完最后出刀時(shí)，最后幾個(gè)三面刃由于厚度薄，在銑削力的作用下，都有輕微變形，厚度越薄，變形越大，再加上淬火變形，兩種變形累計(jì)在一起，就導(dǎo)致直齒三面刃銑刀端面齒跳動(dòng)超差，為解決此問題，專門設(shè)計(jì)了材質(zhì)為45鋼，厚度為10mm，外徑和內(nèi)孔與被加工直齒三面刃半成品孔相同的1 個(gè)墊片，(墊片厚度太薄起不到防止變形的作用，太厚，則沒有必要，還浪費(fèi)材料，經(jīng)過長期在生產(chǎn)實(shí)踐中摸索，總結(jié)出厚度為10mm 即起到應(yīng)有的作用，還不浪費(fèi)材料)把這個(gè)墊片裝在胎桿最里面，作用是在最后要銑完圓周刃，銑刀出刀時(shí)，墊片起到支撐作用，工件就克服了因銑削力的作用而產(chǎn)生變形的現(xiàn)象。

在實(shí)際生產(chǎn)中還摸索出，銑工銑直齒三面刃圓周刃所用的胎桿，因長期使用，由于正常磨損，當(dāng)精度不符合要求時(shí)，正常情況下就按報(bào)廢處理，這時(shí)可以把報(bào)廢胎桿再利用，把胎桿半成品尺寸部分磨掉0.10mm 改制成超薄直齒三面刃銑刀淬火時(shí)所用胎桿，經(jīng)實(shí)踐，效果非常好，這樣可節(jié)約部分材料，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，增加了利潤空間。

(4)在銑工加工直齒三面刃銑刀時(shí)，因切削熱而產(chǎn)生的熱變形也導(dǎo)致超薄三面刃的端面跳動(dòng)超差，所以銑工合理的選用切削液，可以降低切削溫度，保證加工精度，減少切削力，減少被加工件的熱變形。切削液可分為三大類:水溶液、乳化液、切削油。因銑削圓周刃時(shí)，加工余量和切削量較大，產(chǎn)生大量的切削熱，這時(shí)選擇切削液主要作用是降低切削溫度，綜合各種切削液的性能，選擇了以冷卻作用為主的乳化液，這樣，加工時(shí)，大大的降低了切削溫度，把超薄三面刃因切削熱導(dǎo)致的熱變形降低到最低點(diǎn)。

(5)淬火后用平磨磨直齒三面刃銑刀兩端面是最為關(guān)鍵序，磨端面時(shí)一定要勤翻面，且每次磨削量一定要少，這樣能最大限度把因淬火造成的變形磨掉。因?yàn)槠侥C(jī)床有多種型號(hào)，在選擇機(jī)床時(shí)選擇電磁盤吸力小的，因?yàn)槌≈饼X三面刃銑刀厚度薄，又有淬火變形，當(dāng)電磁盤吸力大時(shí)，在電磁盤上產(chǎn)生二次變形，砂輪雖然把三面刃端面磨平，但當(dāng)關(guān)掉電磁盤磁力時(shí)，三面刃又恢復(fù)到原來變形，這時(shí)檢測端面跳動(dòng)仍然超差，但用電磁盤吸力小的平磨機(jī)床磨三面刃兩端面時(shí)，這種因電磁盤吸力大造成二次變形現(xiàn)象明顯改善。