试析硬质合金旋转锉的改进

发表时间:2020/7/3   来源:《科学与技术》2020年2月第5期   作者:朱辉
[导读] 硬质合金旋转锉又被称之为硬质合金高速什锦铣刀、硬质合金模具铣刀等,

         摘要:硬质合金旋转锉又被称之为硬质合金高速什锦铣刀、硬质合金模具铣刀等,在金属加工、机械化生产中得到十分广泛应用,但是受到旋转锉具外形尺寸较小、道具轮廓复杂、品种规格较多等因素影响,为刃磨工作带来诸多困难,并且实际应用精度控制多取决于操作员熟练程度和技术水准,对实际加工效率和产品质量也构成极大威胁,还需要结合实际对硬质合金旋转锉进行优化改进,避免在实践应用中出现锉刀松动情况,并使旋转锉刀稳定性和安全性得到提升。
         关键词:硬质合金;旋转锉;改进;分析

         伴随着社会经济、科学技术不断发展,切削道具在推进机械制造技术进步、降低制造成本、提高企业加工效率方面起到举足轻重的作用,尤其是硬质合金旋转锉,作为一种新型刀具,不仅可以完成各类金属型腔槽精加工工作,还能够对零部件沟槽、倒角等进行精准修整,使其更好完成零件内孔精磨、叶片流道修磨抛光等工作任务。但是实际对硬质合金旋转锉加以运用,其精度需要通过操作员具备较高技术水准得以体现,这就为实践应用埋下诸多隐患,还需要从旋转锉材料、刃齿、加工设备等方面着手,对硬质合金旋转锉进行改进,以保证操作安全和产品精度[1]。基于此,对硬质合金旋转锉的改进进行研究和分析。
1硬质合金旋转锉基本情况
         硬质合金旋转锉也可以称为硬质合金模具铣刀,实际运用时多会配合高速电磨机、风动工具等进行使用,并且硬质合金旋转锉材料运用较多有YG6、YG10X和YG8,而旋转锉形式及对应型号有圆柱形(A型)、圆柱形带顶部切割(B型)、圆柱形球头(C型)、球型(D型)等,对硬质合金旋转锉特征进行归纳和总结,主要有:(1)HRC70以下各种材料可以进行任意切削加工;(2)可以对各种形状进行加工,并且效率较高;(3)实际使用十分简单和方便,涉及到的成本也比较低,然而上述硬质合金旋转锉所体现出的优势特点,与发达国家相比较也存在较大差距,主要表现为材料质量不高、轴承钢柄部焊接不够牢靠、缺乏先进数控加工设备、刃部齿形、几何角度公差精度不高等,对正常性能发挥和加工生产也产生极大影响[2]。
2硬质合金旋转锉切削成形原理及存在问题分析
         在齿形设计方面,旋转锉齿主要是由直线、曲线所构成,较常运用齿形有直线齿背、折线齿背和曲线齿背,其中直线齿背制造十分方便,但是刀齿强度比较低,尽管折线齿背强度比较高,但是实际加工难度系数比较大,而曲线齿背任意截面点上强点趋向于相等,但实际生产难度却比较高,这时候就对齿形提出更高要求,除了要便于生产成形以外,还要具备一定强度[3]。
         在齿形切削形成机理方面,要求齿形要有较高硬度和保持锋利,并且齿间要保有一定存屑空隙,以达到快速排屑目的,刀齿堵塞问题也会减少发生,并促进转锉加工正常进行。结合剪切理论发现主剪切区域会出现热塑性失稳情况,究其原因在于材料受局部升温影响,以致于出现热软化效应,最终出现绝剪切状况,若是从周期限脆性断裂理论出发,就认为锯齿切削形成的根本原因在于周期性断裂,由于转锉都是遵循铣削原理开展工作,并且具有生产效率高和容易产生冲击振动的特点,伴随着切削时间不断延长,转锉齿磨损也会历经初期磨损、正常磨损和急剧磨损3个阶段[3-4]。

           
         另外,在旋转锉加工时,保证刀齿几何角度科学合理,不仅可以减少铣削力和切削热,还能够降低刀具磨损,尤其是在相同切削条件下,可以使刀具切削性能得到充分发挥,相应生产效率和加工质量也会得到明显提高。由于刀齿主要几何角度有前角、后角、主偏角、刃倾角等,在对前角和后角进行选择时,前角大小会对切削刃锋利性和强度构成直接影响,为了减少切削层变形情况发生,并避免切削屑流出时出现摩擦现象,就可以采取恰当增大前角措施,然而如果前角太大,刃口强度就会被削弱,散热条件也会进一步恶化,刀具磨损也将加剧,直至刀齿出现崩裂,针对后角主要发挥减少刀具与工件加工摩擦作用,如果后角过大也会使刀齿散热能力降低,切削力强度也会减小,转锉使用寿命也会遭受到影响,发生崩齿机率也会大大提高[4]。
3硬质合金旋转锉改进措施探讨
    对硬质合金旋转锉进行优化改进,可以从以下几方面展开:(1)从材料入手对旋转锉进行优化,需要保证旋转锉材料强度较高和耐磨性比较好,一般情况下旋转锉材料硬度需要达到HRC88以上,并且只有具备较高硬度才能够提高耐磨性,同时材料达到一定强度和韧性性能以后,旋转锉切削、冲击和振动条件下产品断裂、崩齿情况也会减少发生,另外旋转锉材料也要具有较高的耐热性,以保证转锉处于高温状态下,依然具备较高硬度和韧性,切磨性能也能得到可靠保障,为提高转锉制造效率,还要求旋转锉材料具备较好的工艺性能,具体表现为良好锻造、热处理、加工等性能;(2)从旋转锉刃齿入手,针对旋转锉刃齿需要保证刀刃齿几何形状准确、尺寸精度公差处于正常范围和齿刃锋利性,尤其是针对转锉径向和轴向振动,都不允许超过公差规定标准,涉及到的刀刃齿其表面粗糙度也要符合规定要求,并且转锉本体表面也不会出现裂纹、烧伤等情况;(3)从数控加工设备入手,随着硬质合金旋转锉广泛推广及应用,也促使其朝着多样化、复杂化方向迈进,尤其是在CAD/CAM技术和多轴数控加工能力不断发展和提升背景下,旋转锉多轴数控加工工艺也引发人们密切关注和研究,在实践中进行应用,不仅可以对硬质合金旋转锉进行优化,还能够提高旋转锉生产制造效率和成品质量,同时在数控系统中,对机床各部件相互位置关系也要加以确定,并在此基础上构建机床坐标体系,然后对工件在三维空间上的距离进行科学调整,最终达到加工旋转锉工件的目的[5]。                 

结语:本文是基于对硬质合金旋转锉改进的分析,硬质合金旋转锉作为一种新型刀具,在零件表面塑性、深孔磨削、型面精修中运用较为广泛,但是实际应用中会受到刀具设计、加工工艺等因素影响,导致切削性能无法得到充分发挥,相应加工效率和质量也会遭受极大影响。为避免这些问题,就需要对硬质合金旋转锉进行优化改进,实践中就需要对旋转锉材料、形式、特点等加以把握,并根据切削基本理论确定硬质合金旋转锉新研究方向,同时从刀刃齿角度、几何形状、齿刃成形等角度出发,对硬质合金旋转锉切削条件进行改进,使刀具切削性能和加工效率得到提高,并推动旋转锉加工技术进一步发展。

参考文献:
[1]尤文华.硬质合金旋转锉的改进要点[J].中国机械,2013,(11):185-186.
[2]林雪,田凤杰,李论.旋转锉在复杂曲面加工中的应用[J].光电技术应用,2019,34(5):72-76.
[3]王利平.在各种数控磨刃机上加工旋转锉的成形通用原理[J].建筑工程技术与设计,2019,(25):4877.
[4]宋听动.钻头卡装夹具与加长旋转锉处理断螺丝的技术与应用[J].建筑工程技术与设计,2018,(15):2068.
[5]康佳,刘景源,胡东红, 等.旋转锉刃磨加工编程技术研究[J].智能机器人,2017,(001):38-42.        

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