加工不锈钢大平面时刀具的改进设计
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摘 要：随着人类社会经济的不断发展，人们为了使得机械加工主体设备的工作性能得到进一步的提升，让产品加工的质量得到有效的保障，人们也在传统加工设计技术的基础上来对其产品加工工艺进行相应的完善和改进，从而降低产品加工的成本，提高其生产效率。而我们在对不锈钢平面时刀具进行加工的过程中，为了刀具自身的刚性、柔性以及操作性得到进一步的提高，我们就需要采用相应的技术手段，来对其进行改进设计，使得产品生产的质量得到提高。本文通过对不锈钢大平面刀具材料和工艺的性能进行相应的分析，讨论了其相应的改进措施，以供参考。
关键词：不锈钢大平面加工；刀具；质量
目前我们在机械切削加工施工的过程中，工件的材质问题直接对整个机械切削加工生产的质量和效率有着严重的影响，因此机械设备加工生产的过程中，就要对其生产工艺和被加工材料的性能进行分析，从而采用相应的技术手段来对其进行处理。不过，从当前我国机械切加工工作的实际情况来看，传统的加工方法在实际应用的过程中，还存在着许多的问题，这就对机械加工的质量受到严重的影响。尤其是在对不锈钢平面进行加工处理的时候，我们就要采用相应的刀具改进设计方法来对其进行处理，从而使其工机械加工的效益和质量得到保障，降低刀具在加工过程中的磨损率。下面我们就对加工不锈钢大平面刀具的改进设计的相关内容进行介绍。
一、被加工材料的性能分析
人们在对不锈钢机械零件进行加工处理的过程中，相应使其机械加工的效率和质量得到进一步的提升，我们就要对其特性进行相应的分析，从而对其加工方法进行合理的选取。其中不锈钢零件加工的特性主要表现为，以下几点：第一，不锈钢零件在使用的过程中，有着较大的韧性，而且其自身的耐高温强度也比较大，这就使得人们在对其进行切削加工的过程中有着较大的难度。因此我们在对不锈钢零件进行机械加工的过程中，我们就要对其铣削力进行适当的提升；第二，不锈钢的硬度和粘附能力也比较强，因此刀具在对其进行加工的过程中，很难对其精确度进行很好的控制，而且使得刀具的使用寿命大幅度的缩短；第三，不锈钢材料由于自身的导热性能较差，因此导致刀具在对其加工面进行加工处理的过程中，其表面结构的磨损程度比较大，这就使得不锈钢表面加工质量受到严重的影响。
二、切削工艺的性能的分析
在对机械零件进行加工处理的过程中，对其切削工艺性能的分析有着十分重要的意义，它不仅可以有效的提高零件机械加工的质量和效率，还可以对其整个零件加工生产的效益得到进一步的提升。
过去常用的加工方法，除了高速钢立铣刀外，也用硬质合金刀具（常用的有：钨钴类、钨钛钴类等）。实践证明，采用硬质合金刀具加工中的刀具耐用度不是很理想，切削时由于刀具很快钝化，导致切削温度急速升高，对材料组织及工件表面质量影响很大。如果采用锋钢刀具配以液，效果就会很好；唯一需要解决的是如何使多把锋钢刀具在较大直径范围内同时切削，这样加工不锈钢工件时，既可提高刀具的耐用度，又可提高加工的效率。
三、切削刀具的外形尺寸和切削角度
采用14mm×14mm的锋钢条，长短采用线切割或砂轮切割片取长为52mm。1）前角应较大，虽不直接影响加工残留面积，但前角增大，可减少切削过程中金属的塑性变形，降低粗糙度。本刀具选取20°前角。2）后角稍微增大，可减少刀具和工件的摩擦。本刀具选7°主后角，选8°副后角。3）主偏角和副偏角选择：主偏角小时，刀刃工作长度大，散热好。主偏角选6°，副偏角选8°。4）刃倾角选择：增大刃倾角，实际前角随之增大，可降低粗糙度。本刀具选-5°刃倾角。
四、刀具安装及使用参数的工艺分析
1）刀具安装在自制刀盘上，刀盘安装在标准的7：24刀柄上。2）自制刀盘装夹刀具的卡槽位置，要求能保证长度方向将刀具露出刀盘8～10mm，保证切削刃与刀盘中心等高。3）刀具在刀盘上的固定，通过M8内六角螺钉紧固牢靠。4）装在刀盘上的4把刀具主切削刃处于同圆周，要保证每齿切削量相等，进而保证切削平稳。5）刀具的切削参数视不锈钢材质的不同略有变化，但主参数基本一致。现以切刃外圆为125mm的刀盘为例，切削深度5mm，每齿切削量0.1mm，主轴转速190r/min，进给量75mm/min，配合使用冷却液（采用1：10机油/煤油混合液），冷却液要充足。
五、对刀具的改进设计
两面定位系统首先是刀具与主轴间的连接问题，也就是主轴系统。现在市场上最多的仍是7/24的主轴系统。包括ISO、DIN、BT等都属于此类。但如前所述，随着机械加工的高速化的发展，这种系统出现了许多的问题：刚性不足-刀柄的法兰面与主轴端面间有间隙ATC的重复精度不稳定―每次自动换刀后，刀具的径向尺寸都可能发生变化。轴向尺寸不稳定一主轴转动时因受离心力的作用而内孔增大，刀具的轴向尺寸发生变化刀柄锥部较长-55利于快速换刀及机器的小型化针对这些问题，一些刀具厂家及研究机构开发了两面定位的主轴系统。也就是使刀柄与主轴内孔锥面、端面同时贴紧的一种新的连接方式。
BIG-PIUS系统的锥度仍是7/24，其设计原理是将刀柄装入主轴时（锁紧前）端面间的间隙减小（#40：0.2mm0.005）。锁紧后利用主轴内孔的弹性膨胀补偿此间隙，使刀柄与主轴端面贴紧。这样产生的效果是：与主轴的接触面积增大―刚性增强、振动衰减效果提高。ATC的重复精度提高―端面的矫正作用。轴向尺寸稳定―显示端面的定位作用。因为BIG-PLUS系统的锥度仍是7/24，锁紧机构也一样，所以它和一般的系统（非两面定位）之间有互换性。这也是BIG-PLUS系统能得到迅速普及的一个原因。HSK系统的锥度是1/10，刀柄中空、短柄。它的原理也是利用锁紧力及用主轴内孔的弹性膨胀补偿初期端面的间隙。刀具自身的刚性与动平衡性刀具的刚性一直是机械加工中被重视的主要问题之一。刚性不足会引起刀具的振动或发生刀具倾斜，影响加工精度、加工效率。并且因为刀具的振动会加快刃具的磨损，甚至影响刀具及机器的寿命。如果将刀柄杆部近似成一实心圆柱刚体，那它的刚性与截面直径的4次方成正比，与柱长的3次方成反比。也就是说，一把刀柄在它的质量限定后，当然越粗越短刚性便越强。除此以外，还可以通过改变其自身结构来增强刚性。比如一般的铣刀夹头虽然其锁紧螺母很粗，但螺母底部与刀柄本体之间总有间隙，使刚性损失很多。高速加工对刀具的动平衡性也提出很高的要求。这是因为动平衡性不好的刀具在高速转动时受很大的离心力的作用（与不平衡力矩及转速的平方成正比），刀杆发生弯曲并容易引起振动。弹簧夹头、铣刀刀柄可以通过平衡修正来解决这个问题。但是如一般带微调机构的精镗头，在调节加工直径时镗头的重心也在改变，所以就无法通过平衡修正来取得动平衡。
六、结束语
总而言之，我们在对不锈钢零件进行加工处理的过程中，其中所涉及到的问题有很多，这不仅对零件机械加工的质量和效率有着严重的影响，还增加了刀具的消耗量，从而增大了机械加工的成本，因此我们在对不锈钢大平面进行加工时，就需要采用相应的技术手段来对其进行加工处理，从而基础我国机械行业的发展。■
参考文献
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[2]朱兵.不锈钢材质梯形内螺纹的切削加工[J]. 一重技术. 2011（06）