整体式铣刀与装配式铣刀的对比分析

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整体式铣刀与装配式铣刀的对比分析

李传信，孟祥立，孟庆午

(北华大学，吉林吉林 132013)

收稿日期：2004-12-31

根据结构不同，木工铣刀可分为整体式铣刀、装配式铣刀和组合式铣刀三大类。由于组合式铣刀的单体可以是整体式，也可以是装配式，所以整体式和装配式铣刀是木材加工常用的铣刀，尤其是成形铣刀。因此笔者就整体式和装配式铣刀的性能特点和应用对策加以分析，供参考。

1 整体式铣刀

整体铣刀的切削部分与刀体为一整体，有切削部分与刀体为同一材料和不同材料两种，前者现在几乎不使用。本文所说的整体式铣刀，其切削部分（刀片）与刀体为固定联结，固定联结的方式通常是采用低温焊接，所以这类铣刀也称为焊接式铣刀。依据切削部分材料不同，可分为高速钢铣刀、司太立合金铣刀、硬质合金铣刀以及金刚石铣刀。根据功能的不同，有平面镜刀和成形铣刀之分。根据齿背的形式不同，主要分为铲齿背和直齿背两种，其中铲齿背的铣刀目前已很少使用。无论哪种成形铣刀，都要求其多次刃磨后刀刃的初始廓形和有关角度不变或改变很小。

1.1 整体式铣刀优点及问题

整体式铣刀的最大优点是易于制造，价格低廉，但铣刀经过长时间使用和多次刃磨会出现问题。现举例说明如下。

图1 成形铣刀的刃口由R10mm的圆弧和一段直线组成。使用一段时间后，铣刀需要刃磨，如图2所示。通常只刃磨前刀面，由此带来如下的问题。

图1 成形铣刀

图2 刃磨前刀面

首先是刀具外径每次刃磨后就会减小。从图2中可以看出（刀前面白色区域中的点划线是每次刃磨刃口廓形的移动量），虽然每次刃磨后铣刀外径减小很少，但累计起来变化就很大。

另外一个变化就是刃口廓形位置的改变，如图3所示，实线是初始廓形，虚线是多次刃磨后的廓形。从图中可以清楚地看出，刀具刃口的廓形高度改变了，几何形状也发生变化。初始圆弧的半径为R10mm，现在可能接近R11mm，而且圆弧也不是正圆弧，成了拉长的圆弧或椭圆。

图3 刀刃廓形位置移动

1.2 应用对策及带来的问题

当刀具外径和廓形高度都改变时，对策之一就是使刀具要做轴向移动来补偿这些变化，如图4所示。如果不做这些调整，制品的截形和尺寸都将有显著的不同。但对于相互配合的制品来说，这种调整是毫无意义的，下面举例说明这个问题。

图4 刀具轴向补偿调整

图5是相互拼接的木制件，为了实现这种拼接，需要刃口廓形相反的两把铣刀，如图6、图7所示。图中刀片粗实线是刃口初始廓形，刀片虚线是多次刃磨前刀面后的刃口廓形。用这样的刀具加工出工件的截形肯定发生了变化，从而影响了产品的最终质量，见图8、图9和图10。

图5 正反廓形拼接的木制件

图6 正廓形和工件截形

图7 反廓形和工件截形

图8 拼接触陆实例

图9 拼接缺陷实例二

图10 拼接缺陷实例三

对策之二是精确地刃磨后刀面。出现以上问题的原因是只刃磨整体成形铣刀的前刀面所致。如果使用仿形刃磨机精细地刃磨后刀面，就可以避免以上缺陷问题的出现。但这需要一笔很大的费用购买刃磨机，并配备技术水平较高的技工或找专业的刃磨单位才行。

另外，成形铣刀的刀体不能重复使用，在企业经常可以看到成堆的废刀具。

2 装配式铣刀

装配式铣刀结构的最大特点是刀片可以拆换，其切削刃被夹紧件夹紧在刀体上。目前，市场上有转位式、重磨式和不重磨式等三种刀片夹紧形式。具体有插入刀片式钻头、转位式铣刀头、成形铣刀头以及刨刀头等。这里所说的装配式铣刀是指转位式铣刀或成形铣刃。当刀具用钝之后，只需将转位刀片转位或更换刀片（不重磨式刀具），就可又得到一把锋利的铣刀。

2.1 装配式铣刀优点

装配式铣刀有一个共同的特点，即刃磨后的初始廓形和尺寸不变。此外还有如下优点：

① 多次刃磨后不用调整刀具，节省调整时间；

② 多次刃磨后刃口廓形不变，使刀具在使用寿命周期内保证高的加工质量；

③ 只需购买一个基本刀体和若干成形刀片就可满足生产需要；

④ 更换刀片容易；

⑤ 转位式铣刀和非重磨式铣刀的硬度高于焊接式铣刀，工作寿命长；

⑥ 转位式组合成形铣刀使用更加方便和灵活，见图11。

为了说明问题，举例如下。

如图12所示，该套铣刀由刀盘1和刀盘2组成。使用时只要调换刀盘1和刀盘2的位置就可以从一种正廓形铣刀变成反廓形铣刀，连垫片也不需要调整，非常简单。如果刀片的工作寿命到期，只要用螺丝刀卸下旧刀片，换上新刀片即可，无须调整刀轴和导板。

图12 一套铣刀加工正反廓形

另外，有的铣刀还有多种标准廓形可供选择，每种廓形都能通过选用合适的成形刀片得到。

2.2 可重磨装配式成型铣刀

可重磨装配式成型铣刀要保持初始刃口廓形与尺寸不变，同焊接式铣刀一样，必须使用专用的仿形刃磨机精确地刃磨后刀面才行，但刀体可以重复使用，只需更换刀片。

3 几点建议

目前国内只有几家木工刀具企业生产装配式铣刀，而木工铣刀的市场潜力很大，仅家具厂就有5万余家，这很不协调。许多刀具生产企业埋头于低水平生产，热心于价格战，却忽视了高质量、高技术水平刀具的开发和制造，让国外企业占领了这一市场。为此建议：

① 重视装配式铣刀，本着“人无我有，人有我精”的原则，开发制造具有中国特色的装配式铣刀。

② 主动开拓市场，积极引导用户消费。

③ 注重销售策略。目前国内在刀具销售方面采取低价格策略，忽视了宣传、技术和服务。

④ 加强分工协作。

4 小结

通过以上的分析可知，装配式铣刀的初始投资比焊接式铣刀高很多，但它最终为用户带来许多好处，如加工质量高、调整方便、使用灵活、易于维修等。从长期的观点看，装配式铣刀更经济、更高效。当然，使用装配式铣刀需要一个前提，即制品的廓形要标准化与系列化。另一方面，刀具生产厂家要尽量提供多样化的刀具满足用户的需求。

参考文献

[1] 孟庆午，等. 木材切削刀具刃磨技术[M]. 哈尔滨：东北林业大学出版社，2001.

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