直柄铣刀结构优化及工艺改进

铣刀的加工有多种工艺方法，而立铣刀的槽形加工有加工45o螺旋角立铣刀用的成形铣刀和单角铣刀，加工45o、35o和30o螺旋角立铣刀的双角铣刀，还有专用的成形盘铣刀。加工键槽铣刀的槽形有两种方法：以法向截面为基础设计的键槽铣刀需要用铣沟刀和铣背刀两把刀具来加工;以端面截形理念设计的键槽铣刀则使用一把专用沟槽铣刀来完成槽形的加工。随着每一种铣刀规格的变化，螺旋角、齿数的不同，使用的加工刀具也不同，这为组织生产造成了一定的困难。随着现代加工方法的更新换代、数控设备的应用，各种高效率的加工方法正在被采用，该问题也就迎刃而解。

我厂生产直柄立铣刀和键槽铣刀已有40多年的历史，对于φ2～φ2.5 mm规格为磨槽工艺，采用自制的磨槽设备;φ3～φ12 mm规格为铣槽工艺，采用通用的万能卧式铣床，加工效率较低，产品外观和质量一直没有大的改观。为此，我们对铣刀生产线进行技术改造，通过调研，先后购置了数控铣刀磨槽机、数控铣刀端齿磨床，并对万能卧式铣床进行了数控化改造，使φ2～φ6 mm规格采用磨槽工艺，φ8～φ12 mm规格为铣槽工艺，并从槽形结构和加工工艺流程上进行改进，目前已经取得了显著的效果。

现从铣刀的槽形优化设计、铣刀槽形的加工、程序的编制以及加工过程中存在的问题加以阐述。

刀具的容屑槽形状直接影响到铣刀的耐用度、刀齿强度和重磨的可能性，其槽形应能使切屑自然卷曲排除，槽形的尺寸也应足够大地容纳切屑。因此，只有将槽形设计成合理的形状，才能使铣刀的有效性能发挥到最好。

常用的刀齿齿背形状有直线齿背、折线齿背和曲线齿背3种，其中曲线齿背接近于等强度，并有较大的容屑空间，普通立铣刀、键槽铣刀均采用。齿背用成形铣刀一次铣成，参数选择规律为：齿背圆弧半径R=(0.3～0.5)d0;槽底亦制成圆弧，半径r=(0.4～0.6)H，其中齿高H=(0.30～0.45)P，圆周齿距P=πd0/Z。其中d0为铣刀直径，Z为齿数。

增大铣刀的螺旋角也可以使铣刀的使用性能得到提高，因为螺旋刀齿可以减少铣削时的冲击力，实现斜角切削，相当于增大了刀齿实际前角，减少切削变形和能量消耗;使实际刀口钝圆半径减少，从而缩短切入过程，改善加工表面质量和减少刀具磨损等。但螺旋角并非愈大愈好，试验表明：粗齿直柄立铣刀螺旋角β=45°、键槽铣刀β=20°时刀具的综合效果最佳。

高速钢铣刀切削效率的提高主要是靠增大进给量，因此提高刀齿强度、增大容屑空间是刀具设计首选要求。其有效措施是适当减少齿数、采用曲线齿背等。相应地，我们也设计了专用成形周齿槽铣刀，加工出的立铣刀刀齿的齿背为直线和曲线组合，刀齿强度高，并有较大的容屑空间;能够留有凸起的刃带，并能保证刃带宽度的一致性，在几次重磨后也不会增加刃带的宽度。直柄立铣刀截面图和成形槽铣刀结构示意图如图1所示。如果铣刀的槽形采用磨削加工，则砂轮的修整也必须按照该专用成形槽铣刀的外形尺寸来设计。