试析硬质合金旋转锉的改进

试析硬质合金旋转锉的改进

朱辉

 浙江拓进五金工具有限公司    浙江省绍兴市 312300

摘要：硬质合金旋转锉又被称之为硬质合金高速什锦铣刀、硬质合金模具铣刀等，在金属加工、机械化生产中得到十分广泛应用，但是受到旋转锉具外形尺寸较小、道具轮廓复杂、品种规格较多等因素影响，为刃磨工作带来诸多困难，并且实际应用精度控制多取决于操作员熟练程度和技术水准，对实际加工效率和产品质量也构成极大威胁，还需要结合实际对硬质合金旋转锉进行优化改进，避免在实践应用中出现锉刀松动情况，并使旋转锉刀稳定性和安全性得到提升。

关键词：硬质合金；旋转锉；改进；分析

伴随着社会经济、科学技术不断发展，切削道具在推进机械制造技术进步、降低制造成本、提高企业加工效率方面起到举足轻重的作用，尤其是硬质合金旋转锉，作为一种新型刀具，不仅可以完成各类金属型腔槽精加工工作，还能够对零部件沟槽、倒角等进行精准修整，使其更好完成零件内孔精磨、叶片流道修磨抛光等工作任务。但是实际对硬质合金旋转锉加以运用，其精度需要通过操作员具备较高技术水准得以体现，这就为实践应用埋下诸多隐患，还需要从旋转锉材料、刃齿、加工设备等方面着手，对硬质合金旋转锉进行改进，以保证操作安全和产品精度^[1]。基于此，对硬质合金旋转锉的改进进行研究和分析。

1硬质合金旋转锉基本情况

硬质合金旋转锉也可以称为硬质合金模具铣刀，实际运用时多会配合高速电磨机、风动工具等进行使用，并且硬质合金旋转锉材料运用较多有YG6、YG10X和YG8，而旋转锉形式及对应型号有圆柱形（A型）、圆柱形带顶部切割（B型）、圆柱形球头（C型）、球型（D型）等，对硬质合金旋转锉特征进行归纳和总结，主要有：（1）HRC70以下各种材料可以进行任意切削加工；（2）可以对各种形状进行加工，并且效率较高；（3）实际使用十分简单和方便，涉及到的成本也比较低，然而上述硬质合金旋转锉所体现出的优势特点，与发达国家相比较也存在较大差距，主要表现为材料质量不高、轴承钢柄部焊接不够牢靠、缺乏先进数控加工设备、刃部齿形、几何角度公差精度不高等，对正常性能发挥和加工生产也产生极大影响^[2]。

2硬质合金旋转锉切削成形原理及存在问题分析

在齿形设计方面，旋转锉齿主要是由直线、曲线所构成，较常运用齿形有直线齿背、折线齿背和曲线齿背，其中直线齿背制造十分方便，但是刀齿强度比较低，尽管折线齿背强度比较高，但是实际加工难度系数比较大，而曲线齿背任意截面点上强点趋向于相等，但实际生产难度却比较高，这时候就对齿形提出更高要求，除了要便于生产成形以外，还要具备一定强度^[3]。

在齿形切削形成机理方面，要求齿形要有较高硬度和保持锋利，并且齿间要保有一定存屑空隙，以达到快速排屑目的，刀齿堵塞问题也会减少发生，并促进转锉加工正常进行。结合剪切理论发现主剪切区域会出现热塑性失稳情况，究其原因在于材料受局部升温影响，以致于出现热软化效应，最终出现绝剪切状况，若是从周期限脆性断裂理论出发，就认为锯齿切削形成的根本原因在于周期性断裂，由于转锉都是遵循铣削原理开展工作，并且具有生产效率高和容易产生冲击振动的特点，伴随着切削时间不断延长，转锉齿磨损也会历经初期磨损、正常磨损和急剧磨损3个阶段^[3-4]。

另外，在旋转锉加工时，保证刀齿几何角度科学合理，不仅可以减少铣削力和切削热，还能够降低刀具磨损，尤其是在相同切削条件下，可以使刀具切削性能得到充分发挥，相应生产效率和加工质量也会得到明显提高。由于刀齿主要几何角度有前角、后角、主偏角、刃倾角等，在对前角和后角进行选择时，前角大小会对切削刃锋利性和强度构成直接影响，为了减少切削层变形情况发生，并避免切削屑流出时出现摩擦现象，就可以采取恰当增大前角措施，然而如果前角太大，刃口强度就会被削弱，散热条件也会进一步恶化，刀具磨损也将加剧，直至刀齿出现崩裂，针对后角主要发挥减少刀具与工件加工摩擦作用，如果后角过大也会使刀齿散热能力降低，切削力强度也会减小，转锉使用寿命也会遭受到影响，发生崩齿机率也会大大提高^[4]。

3硬质合金旋转锉改进措施探讨

对硬质合金旋转锉进行优化改进，可以从以下几方面展开：（1）从材料入手对旋转锉进行优化，需要保证旋转锉材料强度较高和耐磨性比较好，一般情况下旋转锉材料硬度需要达到HRC88以上，并且只有具备较高硬度才能够提高耐磨性，同时材料达到一定强度和韧性性能以后，旋转锉切削、冲击和振动条件下产品断裂、崩齿情况也会减少发生，另外旋转锉材料也要具有较高的耐热性，以保证转锉处于高温状态下，依然具备较高硬度和韧性，切磨性能也能得到可靠保障，为提高转锉制造效率，还要求旋转锉材料具备较好的工艺性能，具体表现为良好锻造、热处理、加工等性能；（2）从旋转锉刃齿入手，针对旋转锉刃齿需要保证刀刃齿几何形状准确、尺寸精度公差处于正常范围和齿刃锋利性，尤其是针对转锉径向和轴向振动，都不允许超过公差规定标准，涉及到的刀刃齿其表面粗糙度也要符合规定要求，并且转锉本体表面也不会出现裂纹、烧伤等情况；（3）从数控加工设备入手，随着硬质合金旋转锉广泛推广及应用，也促使其朝着多样化、复杂化方向迈进，尤其是在CAD/CAM技术和多轴数控加工能力不断发展和提升背景下，旋转锉多轴数控加工工艺也引发人们密切关注和研究，在实践中进行应用，不仅可以对硬质合金旋转锉进行优化，还能够提高旋转锉生产制造效率和成品质量，同时在数控系统中，对机床各部件相互位置关系也要加以确定，并在此基础上构建机床坐标体系，然后对工件在三维空间上的距离进行科学调整，最终达到加工旋转锉工件的目的

^[5]。

结语：本文是基于对硬质合金旋转锉改进的分析，硬质合金旋转锉作为一种新型刀具，在零件表面塑性、深孔磨削、型面精修中运用较为广泛，但是实际应用中会受到刀具设计、加工工艺等因素影响，导致切削性能无法得到充分发挥，相应加工效率和质量也会遭受极大影响。为避免这些问题，就需要对硬质合金旋转锉进行优化改进，实践中就需要对旋转锉材料、形式、特点等加以把握，并根据切削基本理论确定硬质合金旋转锉新研究方向，同时从刀刃齿角度、几何形状、齿刃成形等角度出发，对硬质合金旋转锉切削条件进行改进，使刀具切削性能和加工效率得到提高，并推动旋转锉加工技术进一步发展。

参考文献：

[1]尤文华.硬质合金旋转锉的改进要点[J].中国机械,2013,(11):185-186.

[2]林雪,田凤杰,李论.旋转锉在复杂曲面加工中的应用[J].光电技术应用,2019,34(5):72-76.

[3]王利平.在各种数控磨刃机上加工旋转锉的成形通用原理[J].建筑工程技术与设计,2019,(25):4877.

[4]宋听动.钻头卡装夹具与加长旋转锉处理断螺丝的技术与应用[J].建筑工程技术与设计,2018,(15):2068.

[5]康佳,刘景源,胡东红, 等.旋转锉刃磨加工编程技术研究[J].智能机器人,2017,(001):38-42.