双肩可调整角度铣刀的创新应用

赵海岸，史立岩，姚银艳，王德志

齐齐哈尔和平重工集团有限公司机加三分厂 黑龙江齐齐哈尔 161000

1 序言

在焊接结构件中，经常会因工件结构需要机械加工出各种焊接坡口，来满足焊接要求。为保证装配要求，通常需要在孔口或轴肩处加工出各种角度的倒角，满足装配要求。传统的铣削方法是加工一种角度的倒角就要用对应该角度的铣刀来完成。有时受焊接结构限制，在同一焊接件上需要更换多种角度的铣刀来完成各种角度的铣削加工。

2 应用背景

在机械加工中经常会遇到加工各种角度面，传统的铣削加工方法是针对特定角度设计专用角度铣刀（见图1、图2）进行铣削加工。

图1 整体式角度铣刀

图2 镶齿焊接式角度铣刀

伴随数控技术及精密刀具制造技术的发展，机夹可转位刀片在刀具制造过程中得到大量应用（见图3），这种刀片制造精度高，安装于刀体或转位后定位精度高。铣刀耐用度比焊接硬质合金铣刀高，刀体可以长期使用，节约钢材，降低刀具成本。

图3 使用机夹可转位刀片的专用角度铣刀

对于需要加工角度变化较大的工件，就需要相应准备多个尺寸的刀具。某些特殊角度面需要使用已有刀具改制所需要的角度进行加工。由于加工过程中准备时间长，刀具调整过程复杂，故所需刀具成本也比较高[1-3]。

3 同类刀具比较

为进一步提高工作效率，减轻操作强度，降低加工成本，我们考虑通过简单调整即可实现调整角度的铣刀。搜索相关资料，查到两款国内外可调整角度铣刀（见图4、图5）。

图4 国内某可调整角度铣刀

图5 国外某可调整角度铣刀

4 双肩调整倒角刀具

4.1 刀具结构特点

经过分析，上述两种刀具都是将可转位刀片固定在刀夹上，在刀柄前端按照刀夹形状加工出可回转的槽形，使用螺钉或压块压紧调整后的刀夹，实现刀夹转位后的锁紧。

两种可调整角度铣刀结构紧凑，刀片的角度定位及夹紧可靠。但切削过程中由于单个切削刃切削，效率不高，切削过程中机床主轴单方向受力，所以长期使用该刀具加工工件会对机床主轴精度产生影响。

借鉴这两种可调整角度铣刀的优点，我们提出设计一种双肩可调整角度铣刀（见图6、图7）。仍然采用可转位刀片固定在刀夹上，刀具调整过程中使双侧刀夹同时旋转相同的角度，实现刀具调整角度的功能。使用JT50刀柄的双肩可调整角度铣刀如图8所示，使用莫氏5#刀柄的双肩可调整角度铣刀如图9所示。

图6 双肩可调整角度铣刀0°状态

图7 双肩可调整角度铣刀90°状态

图8 使用JT50刀柄的双肩可调整角度铣刀爆炸图

图9 使用莫氏5#刀柄的双肩可调整角度铣刀示意

4.2 刀具使用方法

1）首先匹配与所用设备相符的刀柄，并将刀柄与机床主轴相连。

2）拆下刀套锁紧螺钉，移动刀套，使刀套锁紧螺钉穿过刀套另一端固定孔，将刀套固定在刀杆体上。

3）拨动垫内的限位销，带动导向轴压缩弹簧，使导向轴退出刀杆体内的定位孔，从刀杆体上取下垫。

4）松开锁紧螺母，使用内六方扳手旋转丝杆带动滑块，使其沿刀杆体内导向槽移动。带动连杆轴上的连杆，拉动与其相连的转位刀夹，通过刀片锁紧螺钉紧固在转位刀夹上的机夹可转位四方刀片，围绕转轴旋转至所需要的二维几何角度。

5）旋紧锁紧螺母。

6）拨动垫内的限位销，带动导向轴压缩弹簧，使导向轴对正刀杆体内定位孔并松开限位销。导向轴在弹簧力的作用下移动进入刀杆体内的定位孔。

7）拆下刀套锁紧螺钉，移动刀套。使刀套锁紧螺钉穿过刀套后端固定孔，将刀套固定在刀杆体上。完成双肩角度铣刀调整角度的工作。

4.3 刀具的使用效果

1）这种刀具的使用范围广，操作灵活方便。使用同一把刀具可以对各种二维坡口角度面进行机械加工，调整过程非常灵活方便。

2）刀片定位及夹紧工艺成熟，定位精度高。其使用偏心螺钉将镶嵌式可转位刀片夹紧在刀夹上，刀片定位准确，刀夹结构紧凑可靠，安装于刀体或转位后定位精度高。

3）刀夹对称式分布，刀片对称式调整并对称式参与切削。加工过程中，刀具对机床主轴影响较小。

5 结束语

传统加工技术需要针对工件设计制作专用倒角刀具或专用工装，但专用刀具或工装的加工周期长，费用较高。新设计的双肩可调整角度铣刀通用性强，不仅可更换各种系列刀柄，与多种机械加工设备实现完美连接，还可使用该刀具对各种二维倒角类工件进行机械加工，可应用的市场前景广阔。

新刀具的设计，为今后加工类似工件提出了新的加工工艺方案，开拓了新的机械加工思路。