1.前言
在机械加工中,所使用的刀具种类很多,例如:常用的刀具有车刀、钻头、锯片铣刀、立铣刀和丝锥……等等。刀具在使用过程中刀刃会变钝,变钝后的刀具如不及时刃磨,不但会影响工件的精度及表面粗糙度,而且容易崩刃,致使刀具报废。刀具的刃磨一般分为手工刃磨和磨刀机刃磨,其中手工刃磨需要掌握严格的技术要领,不但效率低,而且精度差,况且有些刀具(如立铣刀)根本无法手工刃磨,随着数控加工设备的普及,手工刃磨的刀具越来越不适应现代化的加工方式,所以磨刀机越来越受欢迎。像钻头磨刀机、锯片铣刀磨刀机、雕刻刀磨刀机等得到了迅速推广。
在机械加工中,立铣刀作为常用刀具之一,它的刃磨非常困难,一直是困扰刃磨行业的一大难题,究其原因主要有以下两点:
(1)形状复杂(如图1所示)
立铣刀具有主、副两种刀刃,即端刃和螺旋刃。其中端刃属直线形刀刃,磨削不成问题,而它的螺旋刃是沿圆周分布的螺旋刃带,根本无法手工磨削,而且立铣刀的类型不同,其螺旋角ω也不同,以国标GB 1110—1985直柄立铣刀为例,细齿立铣刀ω=30°～35°,粗齿立铣刀ω=40°～45°,大螺旋角立铣刀ω=70°。
图1
这就说明,不同类型的立铣刀,其螺旋刃在立铣刀圆周面上的分布趋势也不同,这就更增加了其刃磨难度。
(2) 精度要求较高
按国标GB 6118—1985《立铣刀技术条件》规定,立铣刀的端刃、螺旋刃相对柄部的圆跳动分别如附表。
从附表中立铣刀精度看,要想磨出标准的立铣刀,要求磨刀机本身必须具有较高的精度(主轴圆跳动<0.025mm)。刀刃相对柄部圆跳动(单位:mm)
目前关于立铣刀比较成熟的磨削方法为数控磨刀机磨削,磨削精度高(径向圆跳动一般不大于0.01mm),而且装夹后由数控磨刀机一次性自动磨削完毕,效率非常高,具有世界领先水平,但也存在价格昂贵和不易操作。
目前国内外市场上出现了一种采用空气轴承结构的新式磨刀机,如HDT磨刀机(如图2)。它价格较低(10000元左右),便于操作,用于立铣刀的刃磨,完全能够达到GB 6118—1985《立铣刀技术条件》精度要求。
图2
2.结构特点
HDT磨刀机主要由底座、纵横向工作台、主轴、夹持部分、磨头等几部分组成。
(1)底座
它是整个磨刀机的基础,为减小磨刀机重量,底座选用了比重较轻的铝合金材质,磨刀机总重量仅为70kg。
(2)纵、横向工作台
立铣刀刃磨,离不开纵向、横向进给运动,HDT磨刀机具有纵向工作台(行程75mm)、横向工作台(行程150mm)。在结构上采取燕尾导向、螺纹丝杠进给,通过转动进给手轮来实现纵、横工作台的移动。手轮标有刻度线,圆周等分100格,米制磨刀机采用M20×2精密螺纹,所以,手轮每转动一格进给量为:
操作起来非常方便。
为消除螺纹丝杠间的间隙,减少进给手轮在正、反转时的空行程,采取了开口螺母结构(如图
3) 。通过调整内六角头螺钉的松紧来减小丝杠与开口螺母之间的间隙,从而消除进给手轮的空行程。
图3
(3)主轴
主轴是磨刀机的关键部件之一,它的精度直接影响到磨削刀具的精度。立铣刀的刃磨既需要主轴作圆周运动,同时还要作轴向运动。普通的轴套结构存在以下矛盾:轴与轴套的间隔较小,轴在轴套中运动时的阻力较大,运动时会产生蠕动和爬行,严重影响刀具的表面粗糙度;轴与轴套的间隙较大,虽然运动阻力减小,但又保不住所需的精度。HDT磨刀机主轴采取了空气静压轴承技术(如图4)。
主轴和轴套采取小间隙配合,在轴套外部均匀地留有数个通气口与轴套内孔壁的导气槽相通,每个通气管道相当于一个节流阀,通常主轴在轴套中居中,当气体以恒压ps进入时,由于节流作用气体压力会降为p,主轴周围气压相等,圆周会受到相等的压力。
图4
