机夹式可转位圆柱形铣刀的设计

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机夹式可转位圆柱形铣刀的设计

机夹式可转位圆柱形铣刀的设计

危力全，令联

(1. 哈尔滨第二工具厂，黑龙江哈尔滨 150020；2. 哈尔滨林业机械研究所，黑龙江哈尔滨 150080)

收稿日期：2002-12-09

圆柱形铣刀是木材切削加工中应用最广、种类最多的木工刀具，广泛应用于铣削式加工的木工机床上，如四面刨床、立卧轴铣床等。圆柱形铣刀根据刃口材料可分为高速工具钢和硬质合金两类；根据结构形式又可分为整体结构（整体高速钢结构）、焊接结构（硬质合金与普通合金钢焊接结构）、机夹组合结构（高速钢刀片与刀体机夹组合结构、可转位硬质合金刀片与刀体机夹组合结构）等。随着木材加工业及家具制造业的迅速发展，中外合资和外商独资企业的不断增加，对木工刀具的先进性、实用性及制造精度要求亦越来越高。机夹式可转位圆柱形铣刀就是一种高技术、高精度、实用性强的先进木工刀具。本文将介绍该铣刀的结构性能、优缺点及主要设计内容。

1 结构形式

该铣刀采用机夹组合结构，即用沉头螺钉将若干个刀片按螺旋状相错排列紧固在刀体上，刀片的四刃边可调换使用。四刃边用钝后可换新刀片，装夹互换，调整方便。刀片采用螺旋状装夹，切削平稳。该铣刀可以多件组合使用，以便加工不同长度的工件表面。其结构见图1。

图1 铣刀总体结构图 1. 沉头螺钉；2. 刀体；3. 刀片

2 材料选择

① 刀片选用硬质合金YG8，其耐磨性好，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，所加工平面的表面光洁。

② 刀体采用铝合金LY，其综合加工性能好，质量轻，变形小。

3 主要技术参数

几何角度形位公差主要参考德国Leitz公司的样本，通过初步验证取以下参数为宜：

前角γ=15°~20°，后角α=15°。

组装后，铣刀径向圆跳动公差0.025mm；铣刀轴向直线性公差0.025mm；铣刀相邻两齿的等分公差0.05mm；定位面端面圆跳动公差0.02mm。

4 主要优缺点

该铣刀与整体高速钢等其它类铣刀相比具有下列优缺点：

① 刀刃耐磨，使用寿命长，是高速钢铣刀寿命的20倍左右。刃口锋利，能够铣削各种脆、硬材料。

② 整体高速钢铣刀造价高，刃口不耐磨，铣刀用钝后需修磨，修磨到一定程度便整体报废。机夹式高速钢铣刀造价低，但同样存在刃口耐磨性差的缺点。硬质合金焊接式铣刀用钝后需修磨，刀片薄到一定程度，需到刀具生产厂家拔焊新刀片重新磨削加工。而该铣刀由于采用机夹组合式装夹，铣刀上的每一片刀片的四刃边可调换使用，四刃边用钝后，随时可更换备用的新刀片继续用，因而节约了修磨、换齿时间，提高了生产效率。因刀片可换，故大大增加了刀体的使用寿命。

③ 铣刀转速高，最高转速可达10000r/min，是高速钢铣刀的3倍多。切削效率高，被加工件的表面光洁。

④ 由于采用若干个刀片螺旋装夹，而所加工的对象是平面，所以该铣刀在制造方面难于其它类铣刀，其刀体必须用数控铣床或铣削加工中心来加工。

5 主要的设计计算

① 根据该铣刀四刃边可调换使用的特点，故将刀片的刃口设计成正方形，见图2。

尺寸系列：a=10,12,14；b=2,2.5；θ=55°~60°。

尺寸精度：边长a的公差0.01mm；刀片厚度b的公差±0.01mm。

形位公差：两刃口对边的平行度公差0.01mm；相邻两边的垂直度公差0.01mm；刀片上下两平面的平行度公差0.01mm。

② 刀体设计见图3。

各尺寸设计计算如下：

式中：D-铣刀直径；D-刀体直径。

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