您好 欢迎来到中国超硬材料网  | 免费注册

平码怎么买才算中奖:平码减几的下期平码

手机资讯手机资讯
官方微信官方微信

金刚石螺旋式铣刀的设计及工艺分析

2018-04-04 13:29:43|技术信息|来源 工具技术
摘要 金刚石刀具在难加工非金属材料方面应用越来越广泛,它集中体现了聚晶金刚石的各种优良特性:各向同性、较强的抗磨损能力、较好的可焊性和可加工性,非常适合石材、硬质碳、碳纤维增强塑料、人造...

       金刚石刀具在难加工非金属材料方面应用越来越广泛,它集中体现了聚晶金刚石的各种优良特性:各向同性、较强的抗磨损能力、较好的可焊性和可加工性,非常适合石材、硬质碳、碳纤维增强塑料、人造板材等难加工材料的加工。金刚石刀具在加工木材时寿命是硬质合金刀具的20-100倍,加工精度可达0.005mm,可以达到抛光的粗糙度和精度,完全无需再抛光被加工表面,同时减少换刀频率,加工效率提高10倍以上。

       本文以家具行业贴面刨花板加工为例,介绍一种金刚石螺旋式铣刀。该金刚石铣刀用于刨花板侧面修光,要求贴面正反两面不能崩边、加工面平整无纹路、刀具耐用、长时间不换刀。这种刀具采用大轴向前角,模拟螺旋齿加工,单点切削轻快,切削力小,光洁度好。同时,针对贴面正反两面不能崩边的要求,采取上下两排金刚石轴向前角相反的设计,以达到切削要求。

       1  刀具设计及工艺过程

       (1)刀具整体结构设计

       根据机床结构和厂家要求设计柄部尺寸、刃口外圆尺寸和刃长等参数。刀具基体采用综合性能比较好的40Cr,整个刀具采用聚晶金刚石复合片分段焊接而成,采用4排刃口(每排2齿)和一个横刃组合而成,共9齿。轴向前角为12-15°,横刃过刀具中心,用于封闭场合的清底加工。刀体结构采用三维软件进行建模而成。

       图1为刀具整体结构图。第1排与第2、3、4排的轴向后角相反。图2为刀具加工示意图。在加工过程中,刀具带轴向后角,可以使贴面板有一个向内的切削力,防止贴面撕裂和出现崩边;第2、3、4排是同一个轴向后角方向,一把刀具可以同时满足不同厚度的贴面板不崩边的加工要求。

       取贴面板上、下两面切削的一个点作受力分析,如图3所示,第一排刀齿作用于贴面板反面,除进给方向的分力Fx外,还有一个向上的分力Fz,可有效防止贴面板反面向下撕裂和崩边;同理,作用于贴面板正面的2、3、4排刀齿会施加一个向下的分力Fz′,能防止地板正面向上撕裂和崩边。

微信图片_20180404100221.jpg

1、2、3、4.轴向后角5.横刃

图1  刀具整体结构设计

       采用类螺旋槽的金刚石刃口设计可以实现瞬时单点切削,切削力小,切削轻快,排屑顺畅,从而可以使刀具转速最大增大到20000转,并增大切削速度,从而提高刀具的进给速度以及生产效率。

微信图片_20180404100226.jpg

图2  刀具加工示意图

微信图片_20180404100229.jpg

图3  工件切削受力示意图

       (2)金刚石材料选择及优化

       金刚石刀片材料采用某进口品牌,针对这种耐磨损性高的刨花板材质,分别采用型号为005、010、025和302的金刚石刀片进行试验。005指细颗粒的金刚石;010是指适中粒度的金刚石;025为粗颗粒的金刚石;302是粗细混合颗粒金刚石。由于铣削加工是多刃的断续加工,切入冲击力周期性地频繁作用于刃口上,再加上金刚石较脆的特性,必须考虑有引起崩刃失效的可能。面对同一规格的刨花板材,用上述四种牌号的刀具分别加工,得出的加工测试数据见表1。

表1  刀片牌号切削测试表

微信图片_20180404100234.jpg

       通过以上数据分析得出,302刀片牌号寿命最高,005刀片牌号寿命最差,025牌号寿命也较差,010刀片牌号寿命居中。一般情况下,粗颗粒金刚石耐磨性比细颗粒更好,细颗粒金刚石的刃口光洁度优于粗颗粒。从以上数据发现,该刀具的主要失效形式有刀具刃口磨损和刃口崩缺两种,可以得出:细颗粒牌号的刀具耐磨性较差,但不易出现崩刃;粗颗粒牌号的刀具耐磨性较强,但容易出现崩刃;粗细混合颗粒牌号的刀具耐磨性比细颗粒强,崩刃性弱于粗颗粒,所以该型号的综合性能最优,寿命也最长。

       (3)刃带设计及优化

       对于木工刀具,为了保证切口的光整度,刃口一般都没有设计刃带,以保持刃口的锋利性。但是,对于刨花板这种杂质较多又耐磨的材质,应考虑设计一些刃带,以在保证光整度的情况下提高刀具刃口的抗崩缺性。

本文做了如下试验:制备4把刀具,统一采用302材质,一把没有设计刃带的刀具和3把刃带长度不同但后角相同的刀具,进行切削试验对比得出的数据见表2。

表2  刃带数库切削测试表

微信图片_20180404100238.jpg

       通过以上测试数据得出,0.1mm刃带的刀具寿命略有提高但刃口失效还是有微崩;0.2mm刃带的刀具寿命显著提高,失效形式主要为磨损;0.4mm刃带的刀具根本没法使用,说明刃带过宽,加工过程中要引起切口擦黑。因此,对于此类基材加工,刃口设计有刃带能在一定程度上防止刃口崩刃,但刃带大小必须与整个切削系统相匹配。刃带过窄,抗崩刃效果不明显,过宽可能会引起切口擦黑。

       (4)工艺过程

       ①工艺流程

       根据以上设计编制了刀具加工制造的工艺流程,明确了加工设备、公差、检验标准等主要工艺流程:毛坯—车削—外圆磨—数控铣—高频焊接—喷砂—刃口成型加工—轮廓及跳动检查—表面处理。图4是刀体半成品实物,图5是焊接实物。

       ②关键工艺选择

       整个工艺流程中最关键的是金刚石的刃口成型加工。这种金刚石刀具的刃磨难度在于其类螺旋式多排设计,加工设备要保证加工轮廓精度及外圆跳动。目前,国内通常采取两种加工方式:数控工具复合磨削和慢走丝放电加工,这些机床结构特性都是能实现多轴联动加工?;谙钟刑跫?,试验选用发那科α400电加工机床。

微信图片_20180404100242.jpg

图4  刀体半成品实物

微信图片_20180404100454.jpg

图5  焊接实物

       电加工流程:输入图形DXF—GRT软件编程(确定加工方式、放电参数、轴向后角、径向后角、第二后角、刃带长度、分度等)—生成打点测量程序—输入机床测量程序—开始测量—软件接收打点测量程序—生成加工程序—传入机床程序,执行加工。

       编程采取分5段加工,包括刀具外圆刃口四段(1、2、3、4排)和横刃5,根据刀体的设计,各刃段编程方法见表3。

表3  电加工编程分度表

微信图片_20180404100458.jpg

       编程输入径向后角14°,轴向后角4°,图6为编程的模拟加工后角示意图,图7为电脑模拟刀具成品三维图。

微信图片_20180404100500.jpg

图6  电加工模拟示意图

微信图片_20180404100501.jpg

图7  刀具成品三维图

       经过在线监测,每段刃口取点,整个刀具外圆刃口的全跳动在0.006mm以内。将刀具放在ZOLLER仪器上监测,整段外圆刃口的直线度在0.008mm以内,满足设计要求。

      2  应用情况

       目前,金刚石螺旋铣刀已广泛应用于家具基材加工中的修边,基本取代了硬质合金刀具,不但提高了修边加工质量,还提高了加工效率,降低了加工成本。以前使用硬质合金刀具,几乎每天都要换刀,现在基本上三个月不用换刀,大大降低了人工成本和刀具成本,节约了加工时间。同时,加工进给速度由以前的20m/min提高到了60m/min,刀具转速由6000r/min提高到了20000r/min,大大提高了加工效率。

经过现场测试,金刚石刀具加工刨花板的寿命约为硬质合金刀具的120倍,工件的表面粗糙度远好于硬质合金刀具。

       小结

       (1)类螺旋式双轴向前角设计,实现单点切削,减小了切削力,同时可有效防止双面贴面板撕裂和崩边;

       (2)带旋转轴的5轴联动电加工机床保证了这类刀具的加工难度,同时有效地保证了加工精度及刃口光洁度;

       (3)加工刨花板材质的人造板,宜采用粗细混合颗粒的金刚石,耐磨性和耐崩刃性较强,综合性能优异,寿命较长;

       (4)针对刨花板材质的加工,金刚石刀具可以设计出与切削系统相匹配的刃带,在一定程度上可以增强刀尖强度,提高刀具的抗崩刃性。

  ① 凡本网注明"来源:中国超硬材料网"的所有作品,均为河南远发信息技术有限公司合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明"来源:中国超硬材料网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
② 凡本网注明"来源:XXX(非中国超硬材料网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
③ 如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。
※ 联系电话:0371-67667020

延伸推荐

2018年11月中国金属加工机床进口量同比下降30....

中国超硬材料网讯:据中商产业研究院数据库显示,2018年9-11月中国金属加工机床进口量呈下降趋势,下降幅度减缓;2018年11月中国金属加工机床进口量...

日期 2018-12-11   行业统计

合成钻石:从工业材料到珠宝饰品

点石成金的故事只能存在于神话故事中,这是因为金元素(Au)在自然界中本身就是稀少的存在。但作为钻石组成成分的碳元素,广泛分布在自然界中。这就意味着一旦人...

日期 2018-12-11   超硬新闻

光伏太阳能电池板在澳大利亚热销

当地媒体日前报道,澳大利亚清洁能源管理局的统计数据显示,截至今年11月底,澳大利亚安装光伏太阳能电池板的家庭数量已超过200万,占澳大利亚家庭总数的1/5。报道说,电价上涨是光伏太...

日期 2018-12-11   电子光伏

[技术+]聚晶金刚石加工表面质量的对比实验研究

聚晶金刚石(PolycrystalineDiamond,简称PCD)具有优异的力学性能,如高硬度和耐磨性、高导热性以及耐腐蚀性能等,特别适用于切削刀具、拉丝模具、钻探工具和耐磨器件...

日期 2018-12-11   技术信息

亚马逊工业机器人事故该由谁买单?

12月5日,亚马逊自动化仓库发生机器人事故。这次事故共造成24名员工被送往医院,其中1人伤势严重,另有30名工人在现场接受治疗。事故起因是一台自动化机器刺穿了一罐坠落的驱熊喷雾,释...

日期 2018-12-11   国际资讯

曾经10亿一克的富勒烯,如今某公司免费提供1公斤助力...

中兴和华为事件又一次给国内制造业敲响警钟,面对当前的国际局势,要求中国制造业必须崛起,在这样的大背景下,内蒙古碳谷科技有限公司宣布免费提供1公斤富勒烯,...

日期 2018-12-11   超硬新闻

中德智能制造产业化合作峰会举行

12月9日,2018第三届中德智能制造产业化合作峰会昨天在南京未来科技城开幕,峰会围绕中德未来网络、智能制造、科技产业创新、平台合作、总部经济等领域,共签约重大项目12个,揭牌项目...

日期 2018-12-11   展会资讯

石油供应格局生变 减产提价效果待察

石油输出国组织(欧佩克)成员国与俄罗斯等非欧佩克产油国日前同意减产120万桶/日,超出市场预期。虽然已经决定合作减产,但鉴于减产执行率尚待监督,以及美国产能持续扩张,国际石油市场前...

日期 2018-12-11   能源化工

辽宁完成矿山环境治理33.49万公顷居全国首位

不久前,在抚顺市新抚区榆林街道榆林村的采煤沉陷区土地综合整治项目工地,抚顺市国土资源局负责同志指着一大片平整的土地告诉记者:“两个月前这里还是矿渣遍布、荒草丛生的采煤沉陷区,经过土...

日期 2018-12-11   建材石材

机床工具协会出访团组全面参观和考察JIMTOF201...

中国机床工具工业协会(以下简称:机床工具协会)以参展、参观和考察为目的,派出了考察团、参展团和观展团三个团组,全面深入考察和参与了于11月1-6日在日本...

日期 2018-12-10   展会资讯
  • 张雪迎搞笑配音“小猪佩奇” 与粉丝庆祝生日 2018-12-05
  • 【理上网来·辉煌十九大】意大利各界关注十九大:中国共产党将把"保障人民幸福"作为其重要使命 2018-12-05
  • 昆明一直升飞机在执行任务中失事 3名机组人员遇难 2018-12-04
  • 第13期全人代第1回会議政協第13期全国委員会第1回会議 2018-12-04
  • 玄关运用有四大原则 用的好才能财旺挡煞聚财 ——凤凰网房产 2018-11-25
  • 网友为家具厂门厂排尘问题提建议 2018-10-01
  • 计划确定之后,还需要落实,就要求计划所涵盖的所有因素都按预订的方案对接转化,尤其是计划所涉及的人一定要达到相应的要求并严格按计划开展活动…… 2018-09-12
  • 花生米-热门标签-华商生活 2018-09-12
  • 【大考2018】安徽今年高招计划增加 省外多所高校扩大在皖招生 2018-09-08
  • 习近平齐鲁之行的七个感人瞬间 2018-08-13
  • “任怨”是一种修炼(红船观澜) 2018-08-13
  • 广东今年计划新开工 棚户区改造住房25897套 2018-08-12
  • 股权质押“利剑”高悬 上市公司急寻脱困之道 2018-08-12
  • 回复@海之宁:再什么主义,你没生产资料咋劳动? 2018-08-12
  • 西安明德门遗址保护工程启动 将1∶1异地重现五门道城门明德门保护-要闻 2018-08-11
  • 476| 643| 742| 832| 334| 434| 445| 202| 621| 728|