重切机夹式螺旋木工刀具结构特点及安装应用 夏浩

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重切机夹式螺旋木工刀具结构特点及安装应用

夏 浩

(浙江浪潮精密机械有限公司，浙江 杭州 310018)

摘 要：从重切机夹式螺旋木工刀具结构组成、主要技术参数、刀片安装方法等方面对进行了详细阐述，并对螺旋木工刀具使用出现的问题点进行了重点分析，为家具厂的安全使用提供了具体的解决思路，提高了刀片装配后更换的精度并减少了装配消耗工时，在大大改善加工环境的同时提升家具生产的产量和质量。

关键词：木工刀具；重切螺旋刀；木工刀具角度；刀具检测

[size=1em]在四面刨或立轴铣机上使用木工机夹式螺旋刀具时工作效率较传统刀具可以提升数倍之多，如表1所列的比较情况。并且螺旋刀以安全、环保、节能、切削阻力小及耐用为主要特点，使传统刀具每天都要修磨一次或多次的状况得到彻底改变。<div][size=0.8em]表1 传统平刨刀与木工机夹式螺旋刀具的比较

[size=1em]机夹式螺旋刀因其无需修磨时间、工作效率高、使用周期甚至可以达到半年以上，在木工领域迅速发展起来，将来必定可以超越现有传统焊接刀具使用量，随着刀具产量迅猛增加，舍弃式螺旋刀制造成本大大降低，将更接近传统刀具的价格水平，接受舍弃式螺旋刀的用户也会越来越多，舍弃式螺旋刀的的发展也会大大加快。与传统焊接式硬质合金刀片相比，木工舍弃式螺旋刀的切削刃均采用了机夹式，避免了焊接造成内部组织的变化而降低切削性能。而且刀具采用了若干个舍弃式刀片按螺旋状交错排列，当加工过程中一个切削刃崩缺或用钝而不能继续工作时，操作工人可自行转换刀片角度使用刀片另一个刃口继续进行加工，直至刀片上的全部刃口报废为止，调整方便，提高使用寿命，更大程度上降低投资成本。

[size=1em]木工机夹式螺旋刀根据硬质合金转位刀片安装方式不同可分为轻切和重切两类。轻切螺旋刀头上的硬质合金转位刀片安装在螺旋曲面上，一般只适用于5 mm以下切削深度的加工。而重切螺旋木工刀具的硬质合金转位刀片通过压块固定在刀座上，可切削最大深度15 mm。

2 重切螺旋木工刀具简介2.1 重切螺旋木工刀具结构组成

[size=1em]如图1所示为重切螺旋木工刀具的成品图，包括有螺旋刀体、螺旋槽、压块、双头螺钉、舍弃式刀片5部分组成。有2～3条等距的排屑螺旋槽，在加工过程中能快速有效地排出木屑，刀体散热速度快。圆柱形刀体的外圆柱面上顺着排屑螺旋槽方向均布有多个刀槽，每个刀槽上的刀片都不在同一水平线上，因此形成旋切式铣削，单位时间内一螺旋方式切削，所形成的切屑更小、更薄，无论是木板疤结的顺纹还是逆纹均能光滑的切削，切削阻力更小。

[size=0.8em]图1 重切螺旋木工刀具结构组成

2.2 重切螺旋木工刀具的刀片夹紧方式

[size=0.8em]图2 重切螺旋木工刀具刀片夹紧方式

[size=1em]重切螺旋木工刀具相比轻切螺旋木工刀具采用压块和双头螺钉共同锁紧舍弃式刀片，压块与刀槽侧面分别有相对应的斜面，使刀具装夹更稳定，加工时能承载更大的切削量。压块上有一凸台与舍弃式刀片上的凹形孔相互配合，防止刀具在切削时由于螺钉或压块的松动而造成刀片的飞出。

2.3 重切螺旋木工刀具材质

[size=1em]刀体：采用45#钢或7系列航空等级的铝合金刀体，切削性较好，同时提升刀具散热能力，刀体结构强度及切削加工稳定性，进而提高刀具使用寿命。

[size=1em]切削部份材料：采用的标准硬质合金舍弃式刀片如图3所示，合金规格尺寸一般为14(S)×14(S)×2(H)或15(S)×15(S)×2.5(H)，刀片的硬度在HRA92以上，耐磨性好，耐冲击，耐热性高，刃口锋利，能适应各种木材及家具的平面加工，加工表面光洁，大幅度提升了刀具使用寿命及加工品质。每一条切削刃在磨损后只需要转换另一边即可使用，提高了刀片的利用率，降低刀具的待机时间。根据木质的不同、干湿程度不同，可换配不同切削角度的舍弃式刀片。

[size=0.8em]图3 硬质合金舍弃式刀片

3 重切螺旋木工刀具主要技术参数3.1 刀具基本参数信息

[size=1em]重切螺旋木工刀具一般在立轴铣、四面刨、数控双边铣、仿形铣等用于切削成型的木工机械设备上使用，常用的刀具内孔直径、刀具外径和切削厚度如表2所示。

[size=0.8em]表2 常用的刀具内孔直径、刀具外径和切削厚度

3.2 螺距与齿数

[size=1em]根据刀片尺寸与刀具结构，螺距一般为24或30，刀刃排列数一般为6排，表3列出常用切削厚度的刀齿数量。

[size=0.8em]表3 常用切削厚度的重切螺旋木工刀具刀齿数

3.3 切削角δ

[size=1em]由于切削角δ增加，可使工件表面质量提高，而切削角与进给力成正比，所以δ加大时进给力增大。一般手动时δ取65°～75°之间，机动时δ取70°～90°之间。切削角是构成刀具“切削”能力的基本因素。在通常同样的使用情况下重切削螺旋刀具切削角度变化不宜较大，会产生一定的不安全因素。如图4所示为重切螺旋木工刀具几何切削角度简图。

[size=0.8em]图4 重切螺旋木工刀具几何角度简图

3.4 后角α

[size=1em]通常刀尖后角α取10°～20°之间，当切削角 δ 为常数时，在一定范围内适当增大后角有利于切削，但是若增加过大，则刀刃刚性变差，易引起崩刃和振动,特别是在5 mm以上切削厚度的重切削加工条件下，不宜选用过大的后角。

3.5 前角γ及楔角β

[size=1em]切削角 δ 及后角 α 确定后，前角 γ 及楔角β也随之确定：γ =90-δ；β = δ-α。

[size=1em]加工不同种类的木材时，应选用不同的角度参数。在重切削加工时一般为了增加切削刃的锋利度，通常选用较大的前角，常用参数值如表4所示。

[size=0.8em]表4 重切螺旋木工刀具角度参考表

3.6 形位公差

[size=1em]装配后重切螺旋木工刀具整圈径向圆跳动公差0.05 mm，相邻齿径向圆跳动公差为0.03 mm，内孔直径公差H7,两定位面端面平行度公差0.02 mm，两定位端面相对于内孔垂直度公差为0.02 mm。

3.7 平衡要求

[size=1em]重切螺旋木工刀具在出厂前应做动平衡校正，刀具装配后平衡等级应达GB/T 9239-2006中G6.3级。

3.8 制造要求

[size=1em]重切螺旋木工刀具全部由四轴或五轴联动数控加工中心一次装夹完成螺旋槽、刀片定位槽、钻孔和攻丝等一系列的工序加工，精度高，配上高精度刀片与螺丝，累积公差可降到最低。

3.9 舍弃式刀片技术要求

[size=1em]刀片刀尖角一般为θ=55°～60°，公差要求±15°,一般会根据用户的需求而订制，不同硬度的木材，需要刀片的角度也会有所不同。以14×14×2的刀片为例，软木木材建议用55°或52°度为主;而超硬的木材中建议使用角度为30°，这样抗冲击力更强，能在重切削加工中让刀具发挥更好的效果。

[size=1em]舍弃式刀片尺寸精度要求：边长S的公差±0.01 mm；刀片厚度H的公差±0.01 mm。

[size=1em]舍弃式刀片形位公差：两切削刀刃对边的平行度公差0.01 mm；相邻两切削刃的垂直度公差0.01 mm；切削刃直线度公差为0.01 mm；刀片两大平面的平行度公差0.01 mm。

4 重切螺旋木工刀具安装使用注意事项4.1 重切螺旋木工刀具刀片安装步骤

[size=1em]不管是装刀或是拆卸刀片，请确保刀体是固定的。以下操作需在刀体固定的前提下执行。

[size=1em](1)将刀头螺旋右端对准刀体，将螺钉正旋的一端螺丝旋入刀体螺纹孔内2～3圈,如图5所示。

[size=0.8em]图5 安装双头拧紧

[size=1em](2)将压块对准双头螺钉的上端，压块上凸台面与将要装配的刀片面对齐，如图6所示。

[size=0.8em]图6 安装压块

[size=1em](3)用六角扳手开始拧紧螺钉，如图7所示。

[size=0.8em]图7 拧紧双头螺钉

[size=1em](4)当压块下降到低于刀体时，放入刀片，注意刀片在装夹时，定点方向一致，如图8所示。

[size=0.8em]图8 装入刀片

[size=1em](5)拉紧刀片底部，使之与刀体贴合，继续拧紧螺钉。在螺钉拧紧前，左右调整刀体的位置，使刀片位置居中。每一片刀片必须由食指重压刀口，使刀片确实与刀体底部接触，确保每一片刀片锁紧后，可以在同一个圆周上，如图9所示。

[size=0.8em]图9 刀片定位

4.2 重切螺旋木工刀具使用注意事项

[size=1em]重切螺旋木工刀具装配或换刀片注意要点：

[size=1em](1)刀片有四面利刃，拿起六角扳手松开螺丝，刀片即可转换方向，但如果加工在有油性的木头，刀片刀口则需用美工刀刮除干净，才能确保刀具的精准度。

[size=1em](2)把刀片锁紧时，要注意刀底部的固定斜角和刀片的斜角是否完全密合，然后用食指重压将刀片固定，把螺钉锁紧即可。

[size=1em](3)拆卸刀片压块和螺钉时，必须将扳手与工作台面呈现90°垂直方式拆卸，避免不当用力造成刀体与刀片压板损坏。当装配重切屑螺旋刀头时，螺钉端面必须低于压块才属正确装配，若螺钉端面高于压块则属不正确装配，如图10、11所示。

[size=1em]色谱柱为Aglient ZORBAX SB-C18（5 μm，4.6 mm×250 mm）；流动相为20%甲醇和80%水，流速为1 mL/min；进样量为10 μL；检测波长为210 nm；柱温为30 ℃。

[size=0.8em]图10 螺钉不正确装配 图11 螺钉正确装配

[size=1em](4)刀片的装夹方式必须合乎操作规范，否则容易造成刀体受损，甚至危及使用者生命安全。

[size=1em](5)刀片磨损后更换新的刀片时，如加工表面不平，出现线条，请检查刀片的精度。

[size=1em](6)在更换或安装刀片时，需注意刀体+压块+螺丝+刀片所产生的累积误差。

[size=1em](7)装配过程为保证每一颗螺钉的夹紧力度都是相同的，所以在对刀具装配时要全部采用扭矩扳手，包括用户在更换刀片的时候也采用扭力扳手夹紧。

4.3 重切螺旋木工刀具刃口跳动检测校正方法

[size=1em]刀具的跳动精度是评价其质量的重要参数之一，装配精度高低直接影响刀具的加工表面效果及刀具的寿命，切削出来表面不平，有明显线条，切削不良效果如图12所示。图13介绍一种用V型块可对芯棒进行快速定位的重切削螺旋木工刀具刃口跳动检测工装，检测效率很高，可对于不同直径的刀具进行装夹检测，使用非常方便。

[size=0.8em]图12 切削表面不良(起线) 图13 重切削螺旋木工刀具刃口跳动检测工装

[size=1em]重切削螺旋木工刀具安装在专用检测工具上的具体检测操作步骤：

[size=1em](1)被检测产品装在芯棒上；

[size=1em](2)把芯棒放入两端支承架V型槽内；

[size=1em](3)盖下两端压紧块；

[size=1em](4)拧紧两边锁紧螺母；

[size=1em](5)调整百分表测头到刃口位置；

[size=1em](6)旋转刀具检测刃口圆周跳动，每一圈百分表最大读数和最小读数之差即为跳动值；

[size=1em](7)通过滑块滑动百分表对产品轴向不同齿的跳动检测。

[size=1em](8)检测完成后松开锁紧螺母，取下芯棒和产品，完成检测。

[size=1em]刀具的安装对刀具的使用效果有很大的关系，除了要确实按照机器供货商的指示安装外，也要知道刀具使用的重点以作调整。安装时注意刀座及刀具内孔主机床主轴的清洁，不会有杂质或粉尘卡到，以致影响它安装后的精度，同时有些刀具要特别注重它的偏心度以及它的平行度和垂直度等安装精度。

5 结束语

[size=1em]在重切型螺旋木工刀具中，螺旋刀体保证刀具在高速旋转和重力切削的情况下仍有较好的机械强度。在刀具连续切削的情况下，会形成大量木屑，可以通过容屑槽将木屑及时排出，提高刀具散热性能及加工品质。但在使用过程中一定要注意正确的安装方法，如遇木料湿度过大时，容易产生堵屑，从而防碍刀片与加工物的有效接触，引致刀片的碎裂。

[size=1em]参考文献：

[size=1em][1] 梁丰.基于UG8.5的舍弃式螺旋刀刀体的4 轴数控加工[J].装备制造技术,2017(10):174-177.

[size=1em][2] 李黎.木材切削原理及刀具第2版.[M].中国林业出版社,2012.

[size=1em][3] 曹平祥,郭晓磊.木材切削原理及刀具[M].中国林业出版社,2010.

[size=1em]WEN][size=1em](Zhejiang Langchao Precision Machinery Co., Ltd.，Hangzhou Zhejiang 310018)

[size=1em]Abstract：This paper expatiates Helical woodworking cutting tools(heavy cutting)with changeable knives from Summary,structural composition, main technical data, assembling knives etc. And pays more attention to analyse problems during its use.It shows solving ideas for furniture producers in safety usages, improving precision of cutters after knives changed and saving working time of assembly；Bettering the processing environment, at the same time enhancing furniture’s out put and quality.

[size=1em]Key words：Woodworking cutting tools; Helical cutter with heavy cutting; Angles of Woodworking cutting tools; cutters detection

[size=1em]中图分类号：TS643<p][size=1em]文献标识码：A

[size=1em]文章编号：2095-2953(2023)01-0052-06

[size=1em]收稿日期：2022-09-14