近年来,汽车、it等行业为了减轻零件重量,正在大量使用铝合金材料,随之对铝合金加工也提出了的高精度、率加工要求。住友电工公司为此开发出一种刀体较轻的rf型高速切削用面铣刀,并已作为正式产品投放市场。rf铣刀刀体采用特殊铝合金制作,其重量比钢制刀体减轻60%。
减轻刀体重量的优点
(1)可降低回转扭矩,缩短总的加工周期;(2)使用长尺寸刀具时,不易产生颤振;(3)过去大尺寸面铣刀装卸时,需工人共同操作,采用铝合金刀体后,由于重量轻,装卸非常方便。
刀体设计时的注意事项
(1)铝合金材料的选择:铝合金材料品种繁多,制作刀体的铝合金应选用拉伸强度和硬度均较高的品种。rf铣刀刀体选用的铝合金拉伸强度为573n/mm2,硬度150hb,这是一种特殊的铝合金,拉伸强度和硬度为普通铝合金的2倍左右。
(2)夹紧方式:通常面铣刀的刀片夹紧方式有两种,一种是刀片楔入式,另一种是利用刀片中心孔用螺钉紧固。目前,钢制刀体采用刀片直接进入刀片槽,再用楔块或螺钉紧固,而铝合金刀体由于材料强度较低,不宜采用这种方式。选用铝合金刀体时,可在刀片下增加一个钢质垫片,然后用螺钉通过刀片中心孔,将其固定在刀体上。
(3)防止离心力的破坏作用:rf面铣刀的切削速度高达5000m/min,所产生的离心力非常大,为了防止离心力将刀片或其他零件甩出,在设计时应采取相应措施。由试验可知,离心力的大小与夹紧机构支点到刀片切削刃的距离成正比,其大小超过夹紧力便可能将刀片甩出。为此,rf铣刀在刀片上面设计了一个凹入部分,螺钉由凹入部分进入,将刀片紧固在刀体上。由于是在靠近切削刃部位紧固的,因而可抑制切削颤振的产生,保证获得良好的加工精度。表1所示为rf面铣刀的zui高允许转速,在此速度范围内,可有效防止刀片甩出和保证加工精度。
刀具直径(mm)-zui高允许转速(r/min)
80mm-17000r/min
100mm-15900r/min
125mm-13500r/min
160mm-11000r/min
200mm-9000r/min
250mm-7600r/min
315mm-6000r/min
铝合金刀体的表面保护
rf面铣刀刀体虽然采用了特殊的铝合金,但由于硬度只有150hb,在高速切削过程中,仍易被刮伤。为此,住友公司采取了刀体氧化铝镀膜处理方式,使表面硬度提高到350~400hv,这样,即可满足一般铣削加工对刀体的要求。
另外,利用硬质氧化铝处理特性,可加入染料,使其具有各种相应的颜色,以便于操作者取用时辨认,避免取错。
在设计时,还应考虑让切屑沿着刀片前刀面流出,并由刀体上特设的凹形排屑槽排出刀体。该凹形槽也经过硬质氧化铝处理,可长期承受切屑流过,保证刀体其它部分不会受到损伤,有利于延长刀体的使用寿命。
工件名称及材料-刀具型号及刀片材料-切削条件(切削速度v(m/min),进给速度f(m/min),切深d(mm))-使用效果
汽缸盖,adc12-rf4160r金刚石刀片,da2200-v=1200,f=2390,d=0.10-加工表面粗糙度:ra=0.2μm,加工件数:30000件(为硬质合金刀片的30倍)
变速箱盖贴合面,adc12-rf4125r金刚石刀片,da2200-v=3000,f=7640,d=1.5mm-加工表面粗糙度:ra=0.2μm,加工件数:20000件
汽缸头安装面,adc12-rf4250r硬质合金刀片,h1-v=3000,f=11400,d=3.5-粗加工加工件数:10000件