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一种网纹面铣削时的铣刀选择和调整方法

2020-10-29     

  随着消费者对汽车知识的逐渐了解,发动机三漏(漏油、漏水、漏气)问题成为广大消费者和媒体关注的焦点,其中最常见的三漏问题之一就是油底壳密封面渗漏机油,此时产品设计师设计了一种密封面,上面交错分布着X型的网纹,所述的X型网纹是由多个X型凹痕均匀分布组成的网状花纹,并赋予其两个平面方向的尺寸要求,以此来避免金属表面光滑不容易固定密封胶的缺点,增加密封面的表面粗糙度和密封效果。本文通过对网纹的纵向及横向尺寸的分析,总结出一些方法用来计算然后选择加工网纹面的铣刀盘的直径大小及调整尺寸。

  1.客户需求举例

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  图1  客户要求纵向尺寸

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  图2  客户要求横向尺寸

  2.纹路形成原理

  如图3所示,用CAD软件模拟一个?80的铣刀,在一个平面上运动(铣削),我们从平面的剖面上看,其中刀盘的齿数(zeff)和每齿进给量(fz)以及切削刃部的形状是我们人为固化的参数,那么在剖面上就会形成一段凹凸不平的曲线,除去机床震动工件装夹等诸多因素,此曲线图形为决定图1中客户要求的理想状态。

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  图3  铣刀运动的剖面图

  如图4所示,用CAD软件模拟一个?80的铣刀,在一个平面上运动(铣削),我们从平面的投影上看,其中进给量是恒定的,那么在平面上就会形成多个由四段圆弧组成的类菱形纹路,此纹路在某块区域是接近图2中客户需求的形状的。4.png  图4  铣刀运动的平面投影图

  3.根据客户纵向尺寸要求调整铣刀盘的尺寸及切削参数

  如果使用全部都是锋利形状的切削刃时,刀片的径向跳动及轴向跳动都控制在0.003mm以内时,通过转数和进给也是能够加工出网纹的视觉效果,但是放大后看的话就如同编织袋的纹路(图5)。

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  图5  锋利型刀刃切削后工件表面

  除去机床等各方面的震动影响下,用CAD软件模拟其理论的粗糙度曲线如图6所示。

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  图6  CAD模拟的锋利形状的刀片切削出来的粗糙度曲线

  另外我们还有一种获得网纹的方法,采用两种切削形状的刀片,一种称之为修光刀片,一种称之为破坏刀片,其刃型如图7所示,我们将破坏刃刀片均匀的分布在修光刃刀片中,同时使其轴向高出切削刃刀片0.010-0.015mm,在使用同样的切削速度的情况下,切削出的网纹就是由沟槽和小平台组成的纹路,如图8所示。

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  图7  切削刃及破坏刃两种刃型

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  图8  两种刃型组合切削后的工件表面

  除去机床等各方面的震动影响下,用CAD软件模拟其理论的粗糙度曲线如图9所示。

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  图9  CAD模拟的组合刀片切削出来的粗糙度曲线

  分析图6和图9 的曲线,网纹表面轮廓评定参数基本上由平面Ra、Rz、Pt、Rsm来评定,图6和图9的区别就是尖端部分被修光刃刀片切除了,这样测评出来的Ra值就会相对较低,将加工出来的实物对比,第一种方法加工后的纹路摸起来手感略显粗糙,第二种方法相对较光滑点,所以第二种方法加工出来的纹路是我们需要的。

  4.根据客户横向尺寸要求选择合适直径的铣刀盘

  如图4所示模拟的铣刀盘加工后的纹路,我们需要找出合适的区域来满足被加工零件的要求,我们将其中的菱形方块放大后尺寸如图10所示,由于菱形块的间距是由中间逐渐向铣刀盘外径处减小如图11所示,所以我们需求的合格的纹路部分就在此区域内,我们将铣削纹路中心处最大的菱形块定为n=1,网纹间距a为客户提供的值,刀盘半径r为我们预先设定的,那么我们就是要计算出当a值为客户需求的尺寸时的菱形块在第几块菱形块,再根据被加工零件的宽度计算出需要多少块菱形块才能覆盖被加工区域,最后根据得出的n值反向计算a值,以此来验证选择的铣刀盘半径是否能加工要求。

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  图10  菱形块的尺寸

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  图11  CAD模拟的刀盘切削纹路

  根据图10和图11的尺寸总结归纳,得出如下公式:

  a.png        式1

  根据图2客户提供的要求,得:

  a=1.5

  fz=1

  假定选用D80铣刀盘,即:

  r=40,

  带入式1,计算得出:

  n≈7.23

  取整后:

  n=7,

  通过CAD模拟验证第7个菱形块宽度为1.534如图12所示。

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  图12  CAD模拟的菱形块

  根据图2的例子,我们客户需求的网纹面宽度约为10mm,其中a=1.5,即我们需要7个菱形块才能覆盖被加工区域,故需要将n=10和n=4分别代入式1计算a值得:

  当n=10时,a≈1.18;

  当n=4时,a≈2.24;

  根据GB/T1084-2000要求,此值已超差,故选择D80的铣刀盘不能满足加工要求。我们重新选择D125的铣刀盘将r=62.5代入式1计算得:

  当r=62.5时,n≈11,;

  反向计算得:

  当n=14时,a≈1.26;

  当n=8时,a≈1.85;

  符合公差要求,即D125直径的铣刀盘选择合适。

  5.结论

  本文通过以上的举例模拟和计算,总结归纳出了网纹加工时对于纵向尺寸要求如何调整,横向尺寸如何选择铣刀盘直径的方法。

  作者:奚小龙,刀具工程师,上海新山田精密刀具有限公司,201716,上海市青浦区练塘镇


关键词:网纹面铣削 铣刀 选择 调整方法 | 作者 :

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