數控刀具磨床加工整體硬質合金球頭立銑刀的研究 李長映

1概述

銑刀的製造要求高，難度大。本文通過多年來實際加工經驗和理論相結合，在CNC工具磨床上製造一把優質銑刀必須合理選擇刀具材料，幾何參數，砂輪等，通過建立數學模型和銑刀磨削運動參數設計模塊，實現各個模塊間數據集成系統，通過模擬軟體確認編製程序和機床運動軌跡的正確性，在進行精密的加工過程，實現加工刀具的自動化、高速化和智能化。

2球頭立銑刀

廣泛用於加工零件的側面、成形面、槽等各種結構形狀加工中，銑刀的主要結構參數有齒數、螺旋角、槽深、前角、端齒、周齒后角等。其中，螺旋排屑槽槽形是刀具幾何角度的最關鍵因素，槽形是否合理直接影響刀具壽命、排屑順暢、加工精度。現在CNC工具磨床磨削立銑刀螺旋槽成為主要工藝，替代了傳統成型銑削溝槽。決定槽形主要因素是用於磨削刀具旋轉砂輪曲面、槽深和前角。一般切削脆性材料或高硬度，槽深選淺些；塑形材料，槽深較深。立銑刀按刀頭類型分為直角頭銑刀，球頭銑刀和圓弧頭銑刀。直角頭銑刀用於加工槽側面等，球體銑刀用於成形、仿形加工等，球頭銑刀加工有轉角R的側面。

表1

圖1

3機床設備

五軸磨刀機是瑞士生產，它使用的FANUC控制系統和專門製造刀具研製的標準模塊軟體——Quinto。

磨床使用的控制軟體FANUC是一種關於軸定位，插補計算，用戶界面的高科技解決方案。Quinto應用軟體提供給用戶簡單、靈活的訪問機器的界面。

它有X軸、Y軸、Z軸、A軸、C軸五個軸。

Quinto標準軟體

幾何參數和加工參數菜單式輸入，用於提高加工效率，由資料庫支持，包括刀具管理、側頭程序、砂輪幾何參數等。

4球頭銑刀製造工藝過程

銑刀的製造過程，包括刀具幾何設計、砂輪選用及參數、機床加工參數設定和磨削軌跡分析等幾大部分。流程框圖如圖1所示。

製造球頭銑刀的操作過程：

加工球頭銑刀時，過程分為7個步驟：分別是cutting（切斷）、Flute（螺旋槽）、Gashing（容屑槽）、Face2（端齒第二后角）、Face1（端齒第一后角）、OD2（周齒第二背角）、OD1（周齒第一背角）

表2

在製造刀具時注意事項：

（1）確保加緊可靠和位置精度。

（2）在Quinto軟體用戶界面輸入刀具幾何參數：

4齒等分齒數4、切削刃長49、螺旋角29°、刀齒齒深2、端齒第一后角9°、端齒第二后角19°、周齒第二后角29°、周齒第一后角8°、圓弧半徑R1、前角14°、右旋。

（3）根據不同的程序，選擇不同的砂輪，見表2。

用途：cutting磨削端面，保證銑刀端面與外徑的垂直度，還可去除圓弧大的餘量，為圓弧面的精磨準備。

Flute磨削螺旋槽，同時加工螺旋角、前角、齒深。

Gashing磨削端齒的容屑槽，保證與螺旋角相接。

Face2磨削端齒第二后角，修正排屑槽。

Face1磨削端齒第一后角，保證端面的刃傾角。

OD2磨削周齒第二后角和圓弧的第二后角。

OD1磨削周齒第一后角和圓弧的第一后角。如圖2所示。

（4）驗算程序

在參數化建模中，輸入數據發生矛盾或不合理，系統自動計算或比較，對參數合理性進行判定。輸入銑刀參數並確認無誤後，點擊OK按鈕，就進入銑刀參數計算。

（5）使用機床的測頭，對刀具的夾持長度探測，確定參數，準確測量刀具加工長度定位後再進行加工。

（6）根據刀具放大測量儀Zolor放大20倍，觀看檢查銑刀磨削的程度。

（7）檢驗，使用全自動道具檢查儀檢查刀具幾何參數，包括內容：螺旋角、圓弧、外徑、端齒第一后角、端齒第二后角、周齒第一后角、周齒第二后角。

圖2

5加工中的注意事項

（1）在機床磨削螺旋槽時，由於需要去除的餘量過大（批量製造最好使用專用的開槽機進行開槽），可以分為幾步進給加工。如總進給值設為4mm，分步進給設為2mm，則此槽分2步加工完。如果分步進給值為1.5mm，則分為3步加工完此槽。這樣可以在最後一步進行精加工。

（2）在磨削圓弧時，如果半徑看起來過於扁平，可以輸入一個正值補償，反之，則輸入一個負值，修正量最大為0.3mm，當進行較大修正時，須檢測砂輪參數和修磨參數。

結語

設備、磨輪、刀具幾何角度及材料四者是相互影響和促進的。本文通過理論和實踐相結合方法，研究了整體硬質合金球頭銑刀的製造方法。由於本人水平有限，如有不足或錯誤之處請各位老師給於指正。

參考文獻

[1]陸劍中，孫家寧.金屬切削原理與刀具[M].北京：機械工業出版社.

[2]夏麗英，史新民.數控加工技術[M].北京：電子工業出版社.

[3]郭萍.數控加工編程與操作[M].北京：冶金工業出版社.

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