銑刀頭可正反轉的銑刀設計

□ 薛 飛

上汽大眾汽車有限公司 上海 201805

1 現場情況

EA888發動機缸體的進排氣凸臺面是在AF210工序上通過粗、精銑進行加工的。所用的刀具為立裝式的機夾銑刀桿,如圖1所示。發動機缸體的材質為HT250,粗銑加工進排氣凸臺面切削余量大,刀片耐用度低。銑刀刀片為近似長方體的形狀,中間開有螺釘連接孔,如圖2所示。刀片依靠螺釘安裝孔的錐面和刀片鎖緊螺釘的錐面偏心接觸,產生一個指向刀窩的分力,起到對刀片的夾緊作用。同時,為了保證刀片后角的鋒利性,刀片的副后刀面由兩個平面組成,中間有一條凸起的筋。刀片的形狀為長方形,雖然刀片上有八個刀尖,但是現有刀桿安裝后實際能使用的刀尖只有四個,造成刀片切削功能極大浪費,需要提高刀片利用率。

▲圖1 機夾銑刀桿

▲圖2 銑刀刀片

2 常見提高刀片利用率方法

為了提高刀片利用率,可以將刀片形狀改為正多邊形,如將長方形刀片改為正方形刀片。但是,正方形刀片由于尺寸限制,刀片的裝夾方式需由立裝改成平裝,在銑刀頭直徑不變的情況下,有效齒數將由4齒減少到2齒,加工效率降低50%。

還可以將刀片重新修磨,改制成其它形狀重新利用。但是,刀片改制需要工具磨床等相關設備,技術難度較高。修磨改制之后的刀片沒有涂層,刀具的耐用度較低。

3 正反轉銑刀頭設計

筆者設計了一種正反轉銑刀頭,如圖3所示。通過正反轉銑刀頭的組合,充分利用刀片刀尖,可以提高刀片利用率。

▲圖3 正反轉銑刀頭結構

正反轉銑刀頭刀窩構成的前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角完全相同,只是銑刀的旋轉切削方向互為相反,因此能共用同款刀片,充分利用銑刀刀尖。

銑刀頭后部有20°±0.5°的錐度,與銑刀桿內錐面吻合,接觸面積大于70%。保證大端接觸,用于保證銑刀頭的自動定心。銑刀頭尾部還有內螺紋,與連接螺栓連接,緊固銑刀頭。

正反轉銑刀頭旋轉方向與連接螺栓旋向相同,銑削過程中,旋向使連接螺栓與銑刀頭的連接越來越緊固。連接螺栓尾部刻有旋向標記,方便識別。正反轉銑刀頭與連接螺栓如圖4所示。

▲圖4 正反轉銑刀頭與連接螺栓

銑刀片的副后刀面采用內凹槽結構,代替原有刀片副后刀面凸起筋的結構,如圖5所示。新型刀片的副后刀面取消了原有的斜向凸起的筋,采用周圍內凹的結構來保證刀刃的鋒利性,刀片副后刀面中間有凸起的平臺,保證刀片安裝在刀窩內穩定可靠。

▲圖5 刀片副后刀面

4 正反轉銑刀頭結構

正反轉銑刀頭連接關系如圖6所示。

▲圖6 正反轉銑刀頭連接

刀片通過鎖緊螺釘固定在銑刀頭的刀窩中,銑刀頭通過后部的錐柄與銑刀柄內部的錐孔相配合,實現定位。連接螺栓從刀柄尾部裝入,連接螺栓頭部螺紋與銑刀頭尾部內螺紋旋合。擰緊連接螺栓與銑刀柄內錐面貼合,依靠連接螺栓的拉力將銑刀頭鎖緊。一個銑刀柄各配一個正轉銑刀頭和一個反轉銑刀頭。使用正轉銑刀頭銑削,在銑削過程中,刀片的四個刀尖都磨損后,可以更換為反轉銑刀頭,將刀片上未使用的刀尖安裝上反轉銑刀頭繼續銑削。此時,需要更改機床銑削主軸轉向。或者也可以待一批使用正轉銑削刀片的刀尖都磨損后,統一更換為反轉銑刀頭銑削。

5 結束語

筆者通過設計正、反轉銑刀頭,將刀片四個刀尖充分利用,刀片利用率提升一倍,為企業節約了大量刀具費用,具有一定的推廣價值。