CN103192127B - 基于b2型金刚石涂层刀片的机夹式成形铣刀盘 - Google Patents

基于b2型金刚石涂层刀片的机夹式成形铣刀盘 Download PDF

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本发明公开了基于B2型金刚石涂层刀片的机夹式成形铣刀盘,包括刀盘体(1)和设在刀盘体(1)中央的盘毂(8),盘毂(8)中央设有主轴孔(9),盘毂(8)内壁轴向设有键槽(9),所述刀盘体(1)圆周外缘均匀开设有至少四个安装槽(5),安装槽(5)内设有可拆卸连接的楔块(2)和金刚石涂层刀片(4),楔块(2)一侧面与金刚石涂层刀片(4)前刀面顶压接触配合。采用上述技术方案,本发明选用硬质合金金刚石涂层刀片,刀具耐磨好、寿命长,能够铣削各种高硬度有色金属基复合材料,而且装夹、调整及互换方便,大幅削减了生产辅助时间。

Description

基于B2型金刚石涂层刀片的机夹式成形铣刀盘
技术领域
本发明涉及一种用于机械加工的刀具,尤其涉及一种基于B2型金刚石涂层刀片的机夹式成形铣刀盘。
背景技术
目前,对于较小规格槽形(圆弧槽或螺旋槽)的大批量机械加工,在用的成形铣刀构造各异,材料也不尽相同,普遍采用的主要有两类:
一类是整体结构的成形铣刀,这类结构的铣刀齿背有尖齿和铲齿之分,尖齿成形铣刀后刀面常为简单平面或直母线的螺旋面,用钝后重磨后刀面较方便,但需借用专用的靠模夹具;铲齿成形铣刀后刀面常为特殊形状的曲面,其齿背曲线在生产中采用阿基米德螺旋线,因而必须使用专用设备——铲齿机加工,虽然这种铣刀用钝后修磨刃齿的前刀面很方便,但造成铣刀直径变小,而其原始刀具面的截形不会改变,因而只要有很少的重磨量,就会超出在该直径下所要求的原始刀具面截形的公差范围,所以使用寿命低。受制造工艺限制,这类结构的铣刀刀体多采用高速钢制造,而高速钢刀具存在切削速度低、红硬性差、易磨损、耐用度低等许多不足,修磨到一定程度便整体报废,限制了生产效率的提高,制约了高速切削技术的应用。同时,为提高圆弧槽的加工精度和表面质量,需要设计和制造两把成形铣刀,分粗、精加工两道工序进行。刀具的设计与制造精度不高,易卷刃和崩刃,刀具寿命短,加工出的工件精度也比较低,一般只有IT8左右。由于这类刀具齿背的形状结构,在加工时均需一系列昂贵的辅助配套设备,因而加工成本高,生产周期长。
另一类是焊接式硬质合金成形铣刀,即直接将B2型硬质合金刀片焊接在钢料刀体上。事实上,B2型刀片本身就是一种焊接式刀片。这类铣刀盘实际工作的是硬质合金刀片,刀具齿背形状要求相对宽松,较前类能改善被加工工件的表面质量和刀具的切削性能,延长刀具寿命,但在刀具制造过程中刀片焊接质量难以保证。而且,由于焊接式成形铣刀的刃磨问题,其加工表面的成形质量较难满足工艺要求,随着重磨次数的增多,圆弧槽的成形质量则愈差,最后刀体也一并报废,造成材料严重浪费。
随着新型复合材料、难加工材料的广泛应用,在现代制造业中对刀具性能提出了更高的要求。由于成形铣刀的复杂形貌,难以整体采用硬质合金作为刀具材料,而且涂层等新技术的应用也受到限制。上述两类结构的成形铣刀的结构和设计制造方法已远不能满足高效、高精密的加工需求。
因此,为便于复合材料的高效加工和刀具涂层技术的推广,设计一种能快速更换B2型刀片的成形铣刀盘将具有较强的经济意义。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处,提供一种用于各种高硬度有色金属基复合材料圆弧槽的高效加工、且装夹、调整及互换刀片更加方便的基于B2型金刚石涂层刀片的机夹式成形铣刀盘。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:基于B2型金刚石涂层刀片的机夹式成形铣刀盘,包括刀盘体1和设在刀盘体1中央的盘毂8,盘毂8中央设有主轴孔9,盘毂8内壁轴向设有键槽9,所述刀盘体1圆周外缘均匀开设有至少四个安装槽5,安装槽5内设有可拆卸连接的楔块2和金刚石涂层刀片4,楔块2一侧面与金刚石涂层刀片4前刀面顶压接触配合。
所述楔块2呈倒置梯形台形状,楔块2通过径向设置的沉头螺钉3压紧在刀盘体1的安装槽5内部。
所述安装槽5底部设有定位台阶7,金刚石涂层刀片4的内端面与定位台阶7上表面接触。
所述金刚石涂层刀片4的前刀面通过刀盘体1的轴心线。
采用上述技术方案,每个安装槽内均可分别安装一个楔块和刀片,各楔块上方形成卷屑槽,以便于切屑卷曲并排出。安装槽的轴向宽度比刀盘体厚度多出1-2mm,以便于刀片安装时在安装槽内实现轴向定位。安装槽的高度比刀片后刀面高度低2mm,且其齿背设计成尖齿,以避免铣削过程中刀盘体对刀片的干涉及制造时复杂的铲磨工艺。定位台阶7的厚度要小于刀片厚度1mm,以确保楔块与刀片的可靠装夹。每个安装槽底均预制有螺纹孔,以便于装夹楔块。
楔块采用倒置梯形台形状,其上开有沉孔,用料可直接取自于刀盘体。楔块两侧夹角为22度,根据楔形增压原理,当量摩擦系数为原有摩擦系数的5.24倍,夹持能力大大增强。为使刀片装夹定位可靠,应确保刀片装夹后楔块底部与安装槽底部之间保留一定间隙,以防止刀片松脱。
采用热丝CVD方法在原有B2型刀片的前、后刀面和切削刃处均匀涂敷厚约10μm的金刚石薄膜,制备出若干个金刚石涂层成形刀片。装夹时,用沉头螺钉与楔块将金刚石涂层成形刀片依次紧固在刀盘体上。本发明的设计确保了刀片与刀盘体装夹后刀片与刀盘体装夹后前刀面通过刀盘体轴心线,以保证0度前角,确保了成形槽面的加工质量。
本发明具有以下有益效果:
1、目前,市场上还没有适用于B2型刀片的机夹式成形铣刀盘,本发明兼具了尖齿成形铣刀和铲齿成形铣刀的优点,尖齿成形铣刀制造方便但重磨成本高,而铲齿成形铣刀制造成本高但重磨较方便。本发明可重复使用且刀片无需重磨。
2、本发明的刀片选用硬质合金金刚石涂层刀片,刀具耐磨好、寿命长,能够铣削各种高硬度有色金属基复合材料。由于刀片更换周期长,切削效率大大提高。
3、本发明采用机夹式刀盘结构, 以确保铣刀上的每一刀片用钝后, 随时可更换备用的新刀片继续使用,而且装夹、调整及互换方便,大幅削减了生产辅助时间,以实现各种高硬度有色金属基复合材料圆弧槽的高效加工。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是图1当中刀盘体的结构示意图;
图3是图1当中楔块的结构示意图;
图4是图3中A-A剖视图;
图5是图1当中金刚石涂层刀片的示意图;
图6是图5的左视图。
具体实施方式
如图1~图6所示,本发明基于B2型金刚石涂层刀片的机夹式成形铣刀盘,包括刀盘体1和设在刀盘体1中央的盘毂8,盘毂8中央设有主轴孔9,盘毂8内壁轴向设有键槽9,所述刀盘体1圆周外缘均匀开设有至少四个安装槽5,安装槽5内设有可拆卸连接的楔块2和金刚石涂层刀片4,楔块2一侧面与金刚石涂层刀片4前刀面顶压接触配合。
楔块2通过径向设置的沉头螺钉3压紧在刀盘体1的安装槽5内部。
安装槽5底部设有定位台阶7,金刚石涂层刀片4的内端面与定位台阶7上表面接触。
金刚石涂层刀片4的前刀面通过刀盘体1的轴心线。
其中如图4、图5和图6中所示的参数如下表所示:
由上可知,本发明可以装夹B2型刀片,调整互换方便,节约成本,适合各种高硬度有色金属基复合材料圆弧槽的高效加工。
本发明以实现各种高硬度有色金属基复合材料圆弧槽的高效加工。将B2型硬质合金成形铣刀片表面涂覆金刚石涂层。涂层设备采用热丝化学气相沉积(HFCVD)装置,反应气体为氢气和丙酮,丙酮由氢气带出。刀片水平放置,热丝为直径0.5mm的钽丝,钽丝集中平行等间距布置。根据硬质合金基体材料的不同属性,合理控制沉积工艺参数,沉积厚约10μm的高硬度金刚石薄膜。
将刀盘体1水平放置于工作台,在安装槽5内装入金刚石涂层刀片4,使金刚石涂层刀片4与刀盘体1下表面位于同一水平面内,确保金刚石涂层刀片4与刀盘体1之间的轴向定位精度,即保证了加工槽面的成形精度;在安装槽5内沿着刀盘体1的径向由外向内装入楔块2,保证金刚石涂层刀片4、楔块2、安装槽5之间接触良好,用沉头螺钉3进行预紧,确保配合顺利后,沉头螺钉3旋紧位于安装槽5底部的螺纹孔6内,拧紧力矩为3Nm。
由于楔形增压原理,楔块2与金刚石涂层刀片4之间将产生足够的夹持力,使金刚石涂层刀片4紧固在刀盘体1上。另外,装夹完成后,刀盘体1上的楔块2底部与安装槽5底部之间保留一定间隙,以补偿楔块2与金刚石涂层刀片4的夹紧余量,确保楔块2与金刚石涂层刀片4的装夹可靠。重复同一动作,将其余金刚石涂层刀片4依次装夹在刀盘体1上。
组装完毕后, 应确保金刚石涂层刀片4切削刃顶部的径向圆跳动公差为0.03mm,金刚石涂层刀片4侧面的端面圆跳动公差为0.02mm。
本发明在使用过程中,当个别金刚石涂层刀片4切削刃磨钝或崩刃后,而其它金刚石涂层刀片4完好时,可使用螺丝刀在加工现场拆卸下楔块2,直接更换新的金刚石涂层刀片4,这样可以不必从机床主轴上拆卸刀盘体1。在精度要求不太高时,个别刀片的磨钝或崩刃对切削性能影响不大时无需更换。当金刚石涂层刀片4磨损量较大需要更换时,可将金刚石涂层刀片4进行逐一更换并调整。

Claims (2)

1.基于B2型金刚石涂层刀片的机夹式成形铣刀盘,包括刀盘体(1)和设在刀盘体(1)中央的盘毂(8),盘毂(8)中央设有主轴孔(9),盘毂(8)内壁轴向设有键槽(9),其特征在于:所述刀盘体(1)圆周外缘均匀开设有至少四个安装槽(5),安装槽(5)内设有可拆卸连接的楔块(2)和金刚石涂层刀片(4),楔块(2)一侧面与金刚石涂层刀片(4)前刀面顶压接触配合;
所述楔块(2)呈倒置梯形台形状,楔块(2)通过径向设置的沉头螺钉(3)压紧在刀盘体(1)的安装槽(5)内部;
金刚石涂层刀片(4)的涂层设备采用热丝化学气相沉积装置,反应气体为氢气和丙酮,丙酮由氢气带出,刀片水平放置,热丝为直径0.5mm的钽丝,钽丝集中平行等间距布置,根据硬质合金基体材料的不同属性,合理控制沉积工艺参数,在刀片上沉积厚10μm的高硬度金刚石薄膜;
所述安装槽(5)底部设有定位台阶(7),金刚石涂层刀片(4)的内端面与定位台阶(7)上表面接触。
2.根据权利要求1所述的基于B2型金刚石涂层刀片的机夹式成形铣刀盘,其特征在于:所述金刚石涂层刀片(4)的前刀面通过刀盘体(1)的轴心线。
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