MAX-I型可转位铣刀系列的开发与应用

1 引言

为满足国家经济建设（尤其是宝钢二期工程建设）对国产可转位刀具的需求，我公司从“七五”期间开始引进德国英格索尔（Ingersoll）公司MAX-I型可转位铣刀系列产品的生产技术和成套设备，随后又购进数台SUN工作站和SDRC公司的I-DEAS应用软件包，运用先进的CAD/CAM技术开发生产国产可转位刀具。迄今，我公司已开发生产了近50个品种、近300个规格的可转位铣刀以及70余种可转位刀片，此外还可以生产各种非标刀具产品，为我国可转位刀具设计、制造水平的提高作出了贡献。

2 MAX-I型可转位铣刀的特点


（a）MAX-I型刀片	（b）普通刀片
图1 MAX-I型刀片与普通刀片在刀体上位置的比较

MAX-I型可转位铣刀系列是一种结构先进、性能优良的数控刀具，适用于在加工中心等数控机床上加工钢、铸铁、耐热合金、有色金属及各种特殊材料工件，可较好满足数控机床高精度、高效率、自动化的加工要求。MAX-I型可转位铣刀具有以下特点：

MAX-I型铣刀的轴向跳动等主要精度指标比国家标准GB5340～5342-85的要求显著提高，如标准规定Ø200面铣刀的轴向跳动量为0.05mm，MAX-I型铣刀则达到0.02mm；标准规定支承面的端面跳动量为0.02mm，MAX-I型铣刀则达到0.003mm。MAX-I型铣刀杆类刀具刀柄采用削平柄或7：24锥柄，孔类刀具刀柄也可与数控机床装夹部分良好匹配，可方便地实现自动装卸。

MAX-I型铣刀的刀片采用切向排列，承受切削力的截面大，因此可充分发挥机床效率，实现大进给、大切深加工。由于刀片受力截面大、磨损区域宽，刀刃周围不易磨损，因此切削刃强度提高，不易引起崩刃。图1为MAX-I型刀片与普通刀片在刀体上位置的比较。

图2 MAX-I型刀片的紧固

图3 LY-004型铣刀示意图

图4 刀片型线搭接图

图5 刀片错位值Δ和径向前角a

MAX-I型刀片利用切削力夹紧，只用一个螺钉即可固定在刀槽中（见图2），刀具结构简单，容屑槽大，排屑流畅，金属切除率高，且刀片更换快速、定位准确，不需使用更换刀片和测量定位的专用设备及各种夹具。
MAX-I型铣刀的刀体采用优质合金钢材料制造，经过调质、氮化处理后，具有很高硬度和强度，增加了铣刀使用寿命。

3 MAX-I型可转位铣刀的设计方法

以LY-004型铣刀（见图3）为例介绍其设计方法。首先在计算机上绘出刀具标准型线；然后对刀具标准型线进行分段，每段直线分别由硬质合金刀片的刀刃线组成；再将各刀片在规定的公差范围内进行搭接。如图4所示，刀刃型线由刀片A、B、C搭接而成。

刀片按刀刃型线搭接排列好后，根据英格索尔MAX-I型可转位铣刀的结构，可采用以下两种设计方法：

刀片错位形成切削落差

根据图5所示几何关系，刀片错位值Δ和径向前角a的计算公式分别为

Δ=

[

W_b+C₁

√

（	D₂	-1）

	C²₁+W²_b

]

a=arcsin（	2Δ	）

	D

式中：W_b——刀片宽度在轴向截面上的度量值

C₁——后角落差

D——切削刃回转直径

将刀片按计算出的Δ值进行错位，然后转到要求的位置上，再设计出相应的排屑槽、空刀孔和螺钉孔即可。图4所示刀片A即按此方法设计。

直接转后角
将刀片排列好后，不进行错位，而是直接绕刀片的切削刃转一个后角。图4所示斜面刀片B、C即按此方法设计。该设计方法可保证刀刃型线的准确性。

4 MAX-I型可转位铣刀的主要精度指标

MAX-I型可转位铣刀（系列）的主要精度指标见表1。

**表1 MAX-I型铣刀（系列）的主要精度指标**
铣刀类型		圆跳动（mm）		内孔公差（mm）	柄部公差（mm）	基准面公差（mm）
铣刀类型		径向	轴向	内孔公差（mm）	柄部公差（mm）	基准面公差（mm）
平面粗铣刀		0.03	0.03	d≤40 +0.025 +0.010 d=60 +0.03 +0.01	—	0.003
平面粗精复合铣刀	圆周刃	0.03	0.03
平面粗精复合铣刀	精刀片	—	0.003
平面精铣刀		—	0.003
槽铣刀		0.03	0.02	同上	—	同上
立铣刀		0.02	0.02	—	D=25 0～0.013 D=32～50 0～0.016	—
螺旋立铣刀		0.05	0.05
球头立铣刀		0.05	—

5 MAX-I型可转位铣刀的切削用量

MAX-I型可转位铣刀的推荐切削用量见表2。

**表2 MAX-I型可转位铣刀推荐切削用量**
加工材料		材料性能	切削速度（m/min）		每齿进给量（mm/z）
			切削速度（m/min）		平面铣刀、槽铣刀		立铣刀
			粗铣	精铣	负前角	正前角	立铣刀
铸铁	低硬铸铁	≤170HB	60～90	90～120	0.5～1.2	0.3～0.9	0.15～0.4
	中硬铸铁	170～180HB	55～80	75～105	0.3～1.0	0.3～0.8	0.1～0.3
	高硬铸铁	220～300HB	45～60	60～90	0.2～0.8	0.2～0.6	0.1～0.2
钢	普通钢	400～700N/mm²	120～240	150～300	0.3～1.0	0.2～0.8	0.15～0.4
	低硬合金钢	500～800N/mm²	90～180	120～240	0.3～0.9	0.2～0.8	0.1～0.3
	中硬合金钢	800～1100N/mm²	60～120	60～120	0.3～0.8	0.2～0.6	0.1～0.25
	高硬合金钢	1100～1400N/mm²	25～60	30～90	0.2～0.8	-	0.08～0.15
	铸钢	400～700N/mm²	45～90	75～140	0.3～1.0	0.3～0.8	0.1～0.3
黄铜		-	150～600	300～900	—	0.25～0.50
青铜		-	90～300	150～300	—	0.25～0.50
铝		-	900～4500	≥1500	—	0.15～1.00
镁		-	1500～4500	≥1500	—	0.15～1.00

在满足用户生产节拍要求的前提下，为保证切削安全，建议用户首先选用低于推荐值的切削用量进行切削试验，如粗铣加工普通钢的切削速度推荐值为120～240m/min，可首先选用100～120m/min进行切削试验；每齿进给量推荐值为0.2～0.8mm，可首先选用0.2～0.4mm进行切削试验。

6 结语

无油轴承通过消化吸收引进技术以及对可转位铣刀CAD/CAM技术的大量研究，我公司除研制开发了各种型式、规格的Ingersoll标准MAX-I型可转位铣刀产品外，还根据市场需求研制开发了一大批非标、复杂可转位铣刀，如加工电机转子槽专用可转位铣刀、加工汽车发动机曲轴用可转位铣刀、加工铁道锰叉、道岔专用可转位成形铣刀、重型机械行业用齿轮铣刀、冷冻机行业用螺杆转子铣刀等，其中许多产品填补了国内空白，成功地替代了价格昂贵的进口刀具，有力地推动了机械制造行业的刀具国产化进程。

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