高效可转位插补镗铣刀及应用

高效可转位插补镗铣刀及应用
作者：张国福
文章来源：《金属加工》（冷加工）2017年第4期
传统的预加工孔或预铸孔的镗削绝大部分是采用镗刀镗削或用铣刀进行圆周插补铣削，插补镗铣削是将这两种加工方法相结合，就是刀具既径向进给同时又轴向进给，这样减少了刀具，提高了孔的尺寸精度，没有了空行程运动，因此，减少了加工时间和刀具费用，特别是汽轮机壳体、机床导轨及船用柴油机箱体等大型工件的预加工孔、孔端止口面及台阶面等，在数控落地镗铣床上采用插补镗铣削是一种最经济的方法，高效可转位插补镗铣刀是这一加工方式最佳的刀具选择。

1. 插补镗铣刀的结构特点
（1）插补镗铣刀的结构特点。

插补镗铣刀为英格索尔立装结构，如图1所示，铣刀由铣刀体1、圆周刀片2、圆周刀片螺钉3、端面刀片4及端面刀片螺钉5等配件组成，圆周刀片及端面刀片镶在铣刀体的刀槽中，刀片中间带有螺钉孔，分别通过螺钉与刀体联接，靠切削力夹紧，定位可靠，刀片转位、更换方便。

如图2所示，铣刀的刀片搭接形式有两种，一种是图2a所示的单面端齿形式，另一种是图2b 所示的双面端齿形式。

双面端齿形式是在单面端齿形式的基础上，在基面端增加同样数量的端齿，可以轴向反进刀，插补镗铣另一端面。

图2中B尺寸为刀具的轴向切削宽度，一般为固定值，通常采用3个同样规格的刀片搭接，有效齿数根据不同的刀具规格，一般为2～
11组，刀片交错排列，有效降低切削抗力；H尺寸为刀具的径向切削宽度，决定刀具的插补端面时一次进刀的切削宽度，一般采用1～4个同样规格的刀片搭接，以满足不同的切削需求，有效齿一般为两组，刀片也为交错排列形式。

根据参考资料，刀具的直径范围一般为φ85～φ500mm；H尺寸的范围为15～60mm，并可根据实际需求进行非标制造。

（2）插补镗铣刀刀片的特点。

可转位插补镗铣刀属于一种通用刀具，要求刀片具有较好的通用性，需采用常规刀片，避免非标制造，并且该类刀具主要用于大型锻件、铸件的粗加工及半精加工，毛坯余量较大，切削状况比较恶劣，从而要求刀片具有良好地抗冲击性。

因此，圆周齿刀片采用SNC55系列刀片.
该类刀片外廓尺寸15.88mm×15.88mm×7.94mm，如图3a所示；端面齿刀片采用LNE434系列刀片，
该类刀片外廓尺寸19.05mm×14.3mm×6.4mm，如图3b所示。

这两种刀片均不带切削前角，且受力方向上合金截面较大，安装在铣刀体上，形成径向、轴向双负前角，具有较好的抗冲击性，可有效地提高刀具的切削效率及寿命。

图3c所示的刀片为YCE434系列的精加工刀片，该类刀片带有圆弧修光刃带，可提高工件的表面粗糙度质量，这种刀片的外廓尺寸为19.05mm×14.3mm×6.4mm，与LNE434系列刀片相同，因此，在某些要求精度较高的情况下，可将这种刀片安装在端面齿的刀槽中，代替LNE434刀片，可以有效提高工件的表面精度，不必再更换精加工刀具，节省换刀、调整的时间。

上述3种刀片均可实现转位4次，并且是国内应用多年的常规产品，具有较好的经济性和通用性。

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（2）插补镗铣刀的制造特点。

插补镗铣刀的使用工况较差，但又要求刀具有较好的精度。

因此，要求刀体基体具有较高的耐热性及抗冲击性，所以刀体采用优质合金钢经过调质、喷砂及表面氮化等工艺
处理，提高了刀体的韧性及表面硬度，从而提高了刀具的使用寿命；铣刀刀槽采用加工中心加工，具有较高的一致性，使刀具具有较高的端面跳动、径向跳动精度，从而可提高工件的加工精度，减少工件的加工时间，提高加工效率。

插补镗铣刀的刀片均采用磨削中心加工，因此具有良好的尺寸一致性，保证了刀片的互换性，不会因更换刀片而影响刀具的精度；刀片刃口经过强化处理，可有效地提高抗冲击性，提高刀片的使用寿命；刀片也可进行涂层处理，进一步提高其使用寿命，但当加工的铸铁件夹砂较多时，不建议涂层。

2. 插补镗铣刀的应用
插补镗铣刀在进行圆周插补铣削圆环面、孔端止口面时，根据工件及刀具的尺寸，编制适宜的加工程序，要避免重复铣或漏铣，一般采用螺旋进刀的形式。

此种加工多在落地镗铣床上实现，一般镗杆悬伸较大，因此，切削过程中容易产生振动，不易采用较大的进给量，切削铸钢类工件时线速度80～120m/min，每齿进给量0.1～0.3mm。

当端面齿换成精铣刀片（一般采用金属陶瓷材质的刀片）进行精加工时，线速度100～120m/min，每齿进给量1～3mm。

当插补镗铣刀在进行直线台阶面铣削时，可视为普通平面铣刀，此时刀具悬伸一般较短，可适当提高刀具的进给量。

试切案例：铣刀直径为φ315mm；圆周齿有效齿数为7齿，端齿有效齿数为2齿，采用硬质合金涂层刀片，机床为TK6920数控落地镗铣床，被加工件为大型壳体、铸钢件，加工止口圆环面，切削时机床主轴转速为100r/min，进给速度140mm/min；螺旋进刀插补镗铣，与用户原采用的加工方法进行对比，效率可提高30%以上。

3. 结语
国内大型工件的加工企业较多，往往由于刀具选型不当，不能有效发挥机床的功效，从而无法提高加工效率，刀具消耗也较大，造成成本增加。

使用插补镗铣刀加工大型工件的预铸孔、止口端面及台阶面等，可有效提高加工效率、降低刀具使用成本。

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“刀具”约稿函
2018年金属加工（冷加工）杂志“刀具”栏目约稿如下：
（1）刀具的先进技术及发展趋势。

（2）刀具的先进设计理念与制造经验。

（3）刀具的选型和应用。

（4）在实际加工过程中使用刀具的心得。

（5）刀具使用的具体案例分析或解决方案的改进等。