原刀盘直径为Φ80mm,标准刀盘。利用曲轴OP10序刀盘(见图5)替换原刀盘。
图4
图5
两刀盘基本参数如附表所示。
基本参数对比表
切削三要素不变的前提下,由于刀片同时使用量由10片变为12片,每个刀片的进给量相对变小,等同于每个刀刃产生的切屑厚度变薄,由粗糙度简化公式可知,小的进给量可适当的提高工件表面的粗糙度,小的进给量可以减小刀具离开缸体边缘时的切削力。同时80°主偏角同90°主偏角比,可将切削力分解到两个方向,弱化了横向拉力对缸体边缘崩边现象的影响,增强了刀片寿命。
粗糙度简化公式
Ra=f2/8R
式中,f为每转进给量(mm/min);R为刀尖圆弧半径(mm)。
走刀路线技术分析
数控加工过程中,刀具相对于工件的运动轨迹称为走刀路线。走刀路线反应了工件的加工过程,确定合理的走刀路线是保证铣削加工精度和表面质量的重要工艺措施之一,走刀路线的合理关系到加工的生产效率及刀具寿命,因此每道工序的走刀路线都非常重要。保证产品质量的前提下,走刀路线尽量最短,保持刀具一直吃刀。前期的工艺设计多考虑刀盘直径、刀盘结构、刀盘位置、铣削方式和刀具切入切出过程等因素,刀具全生命周期的70%取决于前期的工艺设计,工艺设计一旦设计完成,刀具成本也就固定了,后续改善优化只是一些辅助措施。
1.端面铣削方式—顺铣和逆铣
如图6所示,顺铣可以理解为铣刀切入时切屑的厚度大于切出时切屑的厚度;逆铣可以理解为铣刀切入时切屑的厚度小于切出时切屑的厚度。刀片切入工件时承受压应力,切出时承受拉应力;拉应力更容易导致刀片产生裂纹、蹦刃,若要提高刀片寿命,就得减小刀片切出时的拉应力。顺铣,切出时切屑薄拉应力小;逆铣,切出时切屑厚拉应力大。对刀具寿命而言,顺铣方式要好于逆铣方式。
图6
逆铣过程,端面铣刀刚刚切入时,刀片本身存在极细小的刀刃倒棱,加工余量很薄,刀片挤压、摩擦产生大量的切削热,造成工件表面硬化现象,切屑存在于刀片前刀面,再次切削造成工件质量变差。现大多数机床采用顺铣方式,优点:顺铣时,切屑由厚变薄,当端面铣刀前刀面切出工件的一瞬间,载荷突然释放,容易产生振动,但此时切屑很薄,切削力很小,载荷波动不会太大,故刀具寿命增加。
2.铣削过程分析
铣削过程分为四个阶段:非切入阶段、切入阶段、切削阶段和