1 引言
國內(nèi)電機行業(yè)過去一直使用成形立銑刀加工電機轉(zhuǎn)子下線槽槽口。由于受電機轉(zhuǎn)子下線槽槽寬的限制，這種立銑刀直徑較小、有效齒數(shù)少，因此其整體剛性較差、加工效率不高。為提高加工效率，目前不少電機生產(chǎn)廠已改用盤形可轉(zhuǎn)位槽口銑刀在帶交叉銑頭的轉(zhuǎn)子銑床上進行加工。由于這種成形盤銑刀的直徑不受電機轉(zhuǎn)子下線槽槽寬的限制，因此刀盤直徑可設計得較大，使參與加工的有效齒數(shù)增加，容屑槽增大，從而可顯著提高加工效率。但由于該銑刀的可轉(zhuǎn)位刀片之間的搭接精度要求較高，因此設計、制造難度較大。如采用傳統(tǒng)的設計、加工方法，很難達到使用要求，且效率較低。為此，我公司引進德國英格索爾MAX-1型可轉(zhuǎn)位銑刀的設計、編程、生產(chǎn)技術以及美國SDRC公司的1-deasCAD/CAM應用軟件，成功設計、制造出了加工電機轉(zhuǎn)子槽口的專用盤形可轉(zhuǎn)位銑刀。
圖1 盤形可轉(zhuǎn)位抽口銑刀的結構
圖2 刀片搭接圖
2 盤形可轉(zhuǎn)位槽口銑刀的特點
盤形可轉(zhuǎn)位槽口銑刀的結構見圖1。該刀具具有以下特點:①采用英格索爾MAX-1型立裝刀片結構，刀具在切削過程中主要靠切削力夾緊，只需用一個螺釘對刀片定位、緊固，因此結構簡單可靠，刀片更換方便，定位準確;②刀具采用切向定位安裝方式，可承受較大切向力，刀片不易磨損和崩刃，且磨損區(qū)域較寬;③刀盤直徑和容屑槽較大，可采用大進給量、大切深進行切削;④為減小銑削時的最大切削力及切削力波動，刀片采用不等分排列，使各刀片承受的切削載荷基本均勻。因此，使用該刀具加工電機轉(zhuǎn)子下線槽槽口可大大提高加工效率。
3 盤形可轉(zhuǎn)位槽口銑刀的設計
銑刀設計內(nèi)容包括:①采用CAD技術在計算機上繪制電機轉(zhuǎn)子下線槽槽口的標準型線;②對型線進行分段，并用相應硬質(zhì)合金刀片的刀刃組成各段型線;③根據(jù)刀具型線設計刀片形狀，并將設計好的刀片擺放到下線槽槽口的標準型線上，形成如圖2所示的刀片搭接圖。
電機轉(zhuǎn)子下線槽槽口的標準型線由A、B、C、D四個刀片搭接而成。刀片按槽口標準型線搭接完成后，刀片在刀體上的最終位置通常采用直接轉(zhuǎn)后角法或刀片錯位法確定。直接轉(zhuǎn)后角法是將刀片排列好后，直接繞刀片的切削刃轉(zhuǎn)一個后角。該方法型線準確，但在刀盤圓周上不能形成側隙角，因此切削時會發(fā)生干涉，難以滿足該刀具的使用要求。刀片錯位法是利用刀片錯位形成后角落差，同時在圓周上可產(chǎn)生側隙角。該方法的缺點是切削刃存在一定的直線度誤差，但計算表明，該誤差只有千分之幾毫米，遠小于下線槽槽口的精度要求，因此該方法適用于該銑刀的設計。具體設計步驟如下：
計算刀片錯位值Y 按照英格索爾MAX-1型可轉(zhuǎn)位銑刀的結構，將刀片進行錯位，形成落差。計算刀片錯位值Y的經(jīng)驗公式為
當N=(R2-H2)½時：Y=H
當N≠(R2-H2)½時：:Y=(H2-N2+2NR)/(2H)式中：R——刀具半徑
H——刀片厚度
N——后角落差
刀片錯位
計算出每個刀片的錯位值Y后，選取刀片上一點作為基準點，測出其半徑R，然后將刀片錯位Y值后再橫移x值(x=(R2-Y2)½)，刀片即可形成后角及圓周側隙角。
刀片角度修正
由于刀片錯位使切削刃發(fā)生了變化，因此必須對刀片在型線上的角度加以修正。首先在計算機上測出刀片切削刃兩端點的半徑值R及軸向差值dx,計算出實際切削刃與軸線的夾角(=arctan(R1-R2)/d2);然后將理論值相減，求出修正值；將刀片旋轉(zhuǎn)角后再測量一次實際夾角，如誤差大于0.01°(相當于2µm的直線誤差)，則需再次進行修正，直至刀片的實際偏角與標準型線相吻合，滿足規(guī)定要求為止。
其它尺寸設計
完成一組刀片的錯位修正后，根據(jù)刀片位置設計出刀片的容屑槽、空刀孔、螺釘孔等尺寸。
確定刀片組數(shù)
根據(jù)刀體尺寸確定該銑刀的刀片組數(shù)。由于圓周齒的切削量較大，因此每組刀片應多增加一片圓周齒刀片。
圖3 刀具的設計加工流程
4 盤形可轉(zhuǎn)位槽口銑刀加工程序的設計
在完成盤形可轉(zhuǎn)位槽口銑刀刀體的CAD設計后，即可利用CAM模塊對刀體進行仿真加工。刀具的設計加工流程如圖3所示。
設計加工工序為減小重復定位誤差，該銑刀采用一次裝夾完成全部加工過程。刀片槽的加工共設計了8道工序：銑空刀→銑容屑槽→粗銑刀片槽→半精銑刀片槽→螺釘孔定中心→鉆螺紋底孔→攻絲→精銑刀片槽。根據(jù)設計的工序，加工系統(tǒng)能自動選擇相應的刀具及合理的切削用量和加工余量。
生成加工程序
加工工序設計完成后，加工模塊根據(jù)需要加工的內(nèi)容安排加工路線，并按設計的工序進行仿真加工;確定加工工序正確無誤后，即可生成加工該刀具的刀位文件;然后選擇所用機床的后處理程序?qū)Φ段晃募M行后處理，生成機床加工用的目標文件(G代碼文件);最后還需對該文件進行編輯，去掉仿真過程中一些不必要的語句，生成最終的加工程序。
試加工與檢測
將最終生成的加工程序傳輸?shù)较鄳募庸ぶ行纳�，對工件進行試加工，并在投影儀上對加工出來的一組刀片進行檢測。如刀片搭接型線與標準型線放大圖一致，說明加工程序正確，即可按此進行生產(chǎn)性加工。如加工出的刀片不合格，則需分析查找問題。如是仿真加工的問題，還需進行以M修正，直至加工出合格成品。
