1 引言

国内电机行业过去一直使用成形立铣刀加工电机转子下线槽槽口。由于受电机转子下线槽槽宽的限制，这种立铣刀直径较小、有效齿数少，因此其整体刚性较差、加工效率不高。为提高加工效率，目前不少电机生产厂已改用盘形可转位槽口铣刀在带交叉铣头的转子铣床上进行加工。由于这种成形盘铣刀的直径不受电机转子下线槽槽宽的限制，因此刀盘直径可设计得较大，使参与加工的有效齿数增加，容屑槽增大，从而可显著提高加工效率。但由于该铣刀的可转位刀片之间的搭接精度要求较高，因此设计、制造难度较大。如采用传统的设计、加工方法，很难达到使用要求，且效率较低。为此，我公司引进德国英格索尔MAX-1型可转位铣刀的设计、编程、生产技术以及美国SDRC公司的1-deasCAD/CAM应用软件，成功设计、制造出了加工电机转子槽口的专用盘形可转位铣刀。

图1 盘形可转位抽口铣刀的结构
图2 刀片搭接图

2 盘形可转位槽口铣刀的特点

盘形可转位槽口铣刀的结构见图1。该刀具具有以下特点:①采用英格索尔MAX-1型立装刀片结构，刀具在切削过程中主要靠切削力夹紧，只需用一个螺钉对刀片定位、紧固，因此结构简单可靠，刀片更换方便，定位准确;②刀具采用切向定位安装方式，可承受较大切向力，刀片不易磨损和崩刃，且磨损区域较宽;③刀盘直径和容屑槽较大，可采用大进给量、大切深进行切削;④为减小铣削时的最大切削力及切削力波动，刀片采用不等分排列，使各刀片承受的切削载荷基本均匀。因此，使用该刀具加工电机转子下线槽槽口可大大提高加工效率。

3 盘形可转位槽口铣刀的设计

铣刀设计内容包括:①采用CAD技术在计算机上绘制电机转子下线槽槽口的标准型线;②对型线进行分段，并用相应硬质合金刀片的刀刃组成各段型线;③根据刀具型线设计刀片形状，并将设计好的刀片摆放到下线槽槽口的标准型线上，形成如图2所示的刀片搭接图。

电机转子下线槽槽口的标准型线由A、B、C、D四个刀片搭接而成。刀片按槽口标准型线搭接完成后，刀片在刀体上的最终位置通常采用直接转后角法或刀片错位法确定。直接转后角法是将刀片排列好后，直接绕刀片的切削刃转一个后角。该方法型线准确，但在刀盘圆周上不能形成侧隙角，因此切削时会发生干涉，难以满足该刀具的使用要求。刀片错位法是利用刀片错位形成后角落差，同时在圆周上可产生侧隙角。该方法的缺点是切削刃存在一定的直线度误差，但计算表明，该误差只有千分之几毫米，远小于下线槽槽口的精度要求，因此该方法适用于该铣刀的设计。具体设计步骤如下：

计算刀片错位值Y
按照英格索尔MAX-1型可转位铣刀的结构，将刀片进行错位，形成落差。计算刀片错位值Y的经验公式为
当N=(R²-H²)^½时：Y=H
当N≠(R²-H²)^½时：:Y=(H²-N²+2NR)/(2H)式中：R——刀具半径
H——刀片厚度
N——后角落差
刀片错位
计算出每个刀片的错位值Y后，选取刀片上一点作为基准点，测出其半径R，然后将刀片错位Y值后再横移x值(x=(R²-Y²)^½)，刀片即可形成后角及圆周侧隙角。
刀片角度修正
由于刀片错位使切削刃发生了变化，因此必须对刀片在型线上的角度加以修正。首先在计算机上测出刀片切削刃两端点的半径值R及轴向差值d_x,计算出实际切削刃与轴线的夹角q(q=arctan(R₁-R₂)/d₂);然后将q理论值相减，求出修正值Dq；将刀片旋转Dq角后再测量一次实际夹角，如误差大于0.01°(相当于2µm的直线误差)，则需再次进行修正，直至刀片的实际偏角与标准型线相吻合，满足规定要求为止。
其它尺寸设计
完成一组刀片的错位修正后，根据刀片位置设计出刀片的容屑槽、空刀孔、螺钉孔等尺寸。
确定刀片组数
根据刀体尺寸确定该铣刀的刀片组数。由于圆周齿的切削量较大，因此每组刀片应多增加一片圆周齿刀片。

图3 刀具的设计加工流程

4 盘形可转位槽口铣刀加工程序的设计

在完成盘形可转位槽口铣刀刀体的CAD设计后，即可利用CAM模块对刀体进行仿真加工。刀具的设计加工流程如图3所示。

设计加工工序为减小重复定位误差，该铣刀采用一次装夹完成全部加工过程。刀片槽的加工共设计了8道工序：铣空刀→铣容屑槽→粗铣刀片槽→半精铣刀片槽→螺钉孔定中心→钻螺纹底孔→攻丝→精铣刀片槽。根据设计的工序，加工系统能自动选择相应的刀具及合理的切削用量和加工余量。
生成加工程序
加工工序设计完成后，加工模块根据需要加工的内容安排加工路线，并按设计的工序进行仿真加工;确定加工工序正确无误后，即可生成加工该刀具的刀位文件;然后选择所用机床的后处理程序对刀位文件进行后处理，生成机床加工用的目标文件(G代码文件);最后还需对该文件进行编辑，去掉仿真过程中一些不必要的语句，生成最终的加工程序。
试加工与检测
将最终生成的加工程序传输到相应的加工中心上，对工件进行试加工，并在投影仪上对加工出来的一组刀片进行检测。如刀片搭接型线与标准型线放大图一致，说明加工程序正确，即可按此进行生产性加工。如加工出的刀片不合格，则需分析查找问题。如是仿真加工的问题，还需进行以M修正，直至加工出合格成品。