高速铣削的金刚石端铣刀设计(编辑修改稿)

高速铣削的金刚石端铣刀设计(编辑修改稿)内容摘要：

中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 6 页 共 21 页 图 加工硅铝合金（ Si20%）时金刚石 与立方氮化硼复合刀片耐磨性比较 1 7 0 / m i n , 0 . 1 / , 0 . 5pv m f m m r a m m   金刚石刀具，特别是金刚石复合刀片，由于抗冲击性能好，故可用于铣削加工。 例如，用聚晶金刚石铣刀铣削铝进气管连接面时，铣刀耐用度为 89100 件，而硬质合金铣刀平均耐用度只有 6200 件。 用硬质合金铣刀每天都要换刀，每月停机换刀时间为 ，而金刚石铣刀每月换刀时间仅 [14]。 用金刚石复合刀片 Compax 铣刀（直径 254mm,5 个刀齿）铣削 380 铝合金压铸件发动机外壳平面，在 v=3050m/min、 vf=2540mm/min 条件下，一个刀刃可加工 18000件，粗糙度 Ra=。 而用 C2（ K20）硬质合金铣刀时，一个刀刃只能加工 40 件，粗糙度为 Ra=，两者耐用度之比为 450： 1。 此外，由于金刚石刀具刀刃可长时中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 7 页 共 21 页 间保 持锋利，故不会产生铝屑粘附在刀具上而形成大量毛刺的现象，不仅可大大提高加工表面质量，而且可省掉去毛刺工序，机床生产率可提高 1倍。 小结 近年来，国际国内形势的发展给我国机械制造业带来了机遇，尤其是给高速切削技术等先进制造技术的应用提供了有利条件。 由于高速加工技术可为机械制造企业快速响应和满足市场需求提供强有力的技术支持，因此必将在国内机械制造企业中得到快速推广 .所以我将设计一系列金刚石端铣刀，希望能弥补我国在高速铣削金刚石刀具研制中的不足。 鉴于我国现阶段的机械加工方面的技术水平及生产厂家的生产设 备等原因，本课题将立足于现状，以传统机械加工为基础，在传统加工中采用新技术。 从而，完成对高速铣削金刚石端铣刀的设计。 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 8 页 共 21 页 2 端铣刀设计 选择合理切削用量和铣刀主要几何参数 被加工材料是硅铝合金、镁铝合金等有色金属，硬度为 70~80HBS，根据刀具切削用量的基本原则，精加工中我选择 ap=1mm,vc=3000m/min,f=断续切削是端铣刀刀齿的工作特点。 每一个刀齿在切入工件是，要发生冲击。 因此，对于符合金刚石刀齿来说，改善其受力情况，以提高其抗冲击的能力，是选择前角及刃倾角是首 先考虑的问题。 为了改善复合金刚石刀片的受力情况，在刀齿切入工件时，不希望刃口先接触工件，及如图 ，刀齿上最先和工件接触的位置应该在 U点，而不是在 T、 S或 V点。 一般说来，为了使刀齿和工件在 U点首先接触，应将刃倾角做成负的，前角也做成负的 [15]。 所以选择前角： 5o，刃倾角： 10o。 图 端铣刀刀齿切入时接触情况 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 9 页 共 21 页 端铣刀精加工中要求刀具的后角不能太小，后角太小将增大后刀面和已加工表面的摩擦，影响工件的加工精度。 一般精加工中选择 12o~15o，而后角太大会影响刀具强度，所以选择刀具后角： 15o。 本课题所针对的加工材料为铝合金，其加工精度要求为 ，属于精加工。 主偏角的选择应充分考虑其加工精度、硬度和散热条件。 在满足加工精度和散热条件的情况下，主片角不应太大。 主偏角太小会增大刀具径向力，导致径向跳动加剧。 而铝合金硬度并不大，加工阻力小，可以采用较大主偏角，所以选择主偏角 75o。 选择刀片 选用刀片材料：复合金刚石 PCD。 选择刀片有无中心孔：由于刀片为金刚石材料，质硬且脆，加工中心孔的工艺性不好。 因此选用无中心孔的刀片。 选择刀片形状：按选定的主偏角 Kr=75o，被加工材料 的硬度为 70~110HBS，可以同时考虑多种形状的刀片，其中最理想的有四边形和菱形。 一个四边形复合金刚石刀片有四条切削刃而选用菱形刀片时一个刀片只有两条切削刃。 虽然在使用大角度菱形刀片进行加工可以获得高精度的工件，但如果在四边形刀片上磨一条平行修光刃，同样可以达到要求的精度。 充分考虑精度和经济性两种因素，选择四边形刀片，同时使用过度切削刃和平行修光刃。 选择刀片精度等级：高速铣削下的金刚石端铣刀，加工余量小，加工精度要求高。 根据刀具精度等级原则及设备的精度一般比工件的精度高 2~3 级，选用 A 级精度： m  ,S  ,d 。 选择刀片内切圆直径 d（或刀片边长）： 根据已确定的 pa =1mm,Kr=75o, s =10o,刀刃的实际参加工作长度 Lse为 1* sin 7 5 * c o s( 1 0 )e p oos aL S inKr Co s s  = 则选用的刀片边长 L 应为 L*Lse=*= 即四边形刀片的边长 L。 中北大。