加工铝合金用铣刀的设计开发分析

优胜编程龚老师

加工铝合金用铣刀的设计开发分析：



1 引言

随着汽车向轻量化方向发展，铝合金材料在汽车零部件上的应用越来越多，现在一些轿车的发动机缸体、缸盖、活塞、变速箱壳体以及轮毂、阀类壳体、甚至车身覆盖件等都已采用高性能铝合金

材料制造。由于铝的质量密度(2.8)仅为钢的质量密度(7.8)的约1/3 ，因此使用铝合金零部件可大大降低汽车整车重量，从而达到提高动力、节约燃油、减少排放等综合效益。
在东风汽车有限公司内，神龙公司的发动机缸盖、变速箱壳体、广本公司的发动机缸体、缸盖、泵业公司的部分泵壳体、汽车制动系统公司的阀类壳体等许多重要零部件均采用铝合金压铸件加工

而成，这些零部件的各结合面均需采用铝合金专用铣刀切削加工。通常，工艺精度要求较低的零件可采用硬质合金刀片铣刀加工，部分工艺精度要求较高的零件则需采用硬质合金刀片加金刚石修

光刀片铣刀(或全金刚石刀片铣刀)加工；一般粗加工、半精加工可采用硬质合金刀片铣刀(或带修光刀片铣刀)，精加工则需采用全金刚石刀片铣刀。
2 进口铣刀结构及参数分析

为降低汽车生产成本，改变汽车刀具依赖进口的被动局面，我厂对加工铝合金用机夹可转位硬质合金端铣刀进行了国产化设计开发。为此，我们对目前使用较多的以下两种典型结构进口铝合金加

工铣刀进行了技术分析。
Sandvik 公司的R/L265型铣刀
R/L265型铣刀的结构。铣刀参数：主偏角75°，轴向前角17.5°，径向前角9.5°；采用不等分齿，通槽式结构(刀体槽形与加工钢件用铣刀通用)，铣刀的端面跳动通过调整刀夹下方的轴向偏心

调整销5来保证。采用SFAN1203EFR/LL铣刀片(材料H10)， 半精加工时增加金刚石修光刀片SPCX1203EDR/L。该铣刀在神龙公司的发动机缸盖和变速箱生产线上大量使用，其结构参数合理，加

工性能优良，但结构较复杂，制造难度大，尤其对刀夹和刀体轴向调整销孔的制造精度要求较高。
Seco公司的R/L220.33-12C型铣刀R/L220.33-12C型铣刀的结构。铣刀参数：主偏角88°，轴向前角15°，径向前角5°；采用均布齿，不通槽式结构，铣刀端面跳动通过调整刀夹后的楔块来

保证。采用SENN1203AFN粗切刀片(第三位字母N表示直接压制)，半精加工时全部采用修光刀片SEHX1203。该铣刀在泵业公司和汽车制动系统公司的普通机床和加工中心上均有使用，由于铣刀刀

体采用不通槽结构形式，刀槽需由数控机床一次装夹加工而成，因此对加工机床和刀具要求较高，制造难度较大。
3 加工铝合金铣刀的设计

铣刀设计方案
铝合金壳体零件的加工余量一般为1mm 左右，铣削时可一次加工到尺寸，但个别零件(如缸盖等)的加工余量可达3mm 左右，需要经过粗铣、精铣二次加工才能达到工艺要求。
加工铝加工用铣刀通常具有以下特点：铣刀采用大前角、大容屑槽、少齿数、前压式(轴向可调)结构；铣刀片采用大后角。这种结构可保证刀具切削轻快、排屑流畅、不易粘刀、加工表面质量高

。在确定铣刀设计方案时，选取铣刀主偏角88°，前角15°，后角5°。铣刀刀槽形状采用通槽式结构，刀片夹紧方式采用支撑块和两个压板夹紧。由于铣削铝合金的切削力小于加工钢和铸铁件

，其轴向切削分力更小，因此这种铣刀结构在加工中具有很高可靠性。
刀片的选择
选择刀片在刀具设计中占有重要地位，一种新型刀具的设计开发在很大程度上取决于刀片型号及材料的选择。在对加工铝合金铣刀的技术调研中，我们发现国产牌号SEEN、SEHX铣刀片(株洲硬质

合金厂生产)加工铝合金性能优异，用于进口刀盘上的加工性能与进口刀片相当，完全可替代进口刀片。为此，我们选取SEEN1203AFN牌号切削刀片和SEHX1203牌号修光刀片， 刀片材料为

YD10.1。这种铣刀片具有以下优点： ①国内可大批量生产，价格便宜，性能可靠； ②已在Seco 系列铝合金铣刀上成功替换进口刀片； ③修光刀片与切削刀片后角相同，可直接更换安装，无

需更换其它部件；④可在同一铣刀上采用三种不同工艺方案，即全部采用SEEN切削刀片加工、全部采用SEHX修光刀片加工、配合使用切削刀片和修光刀片加工。
铣刀结构设计
粗加工、半精加工铣刀采用同一结构的刀体，选取主偏角88°，轴向前角15°，径向前角5°。为保证较大的容屑空间，采用前压式结构。为保证刀体有足够强度和耐磨性，刀体材料选用20Cr ，

并进行渗碳淬火处理(50～55HRC)。
容屑槽设计
为降低铣刀制造工装的改造成本，加工铝合金铣刀的容屑槽形和压块尺寸是在我厂密齿铣刀标准槽形的基础上改进设计而成。这种利用现有条件的槽形设计方案既可满足刀具加工要求，又可节省

制造费用、缩短开发周期。
4 结语

我厂开发的加工铝合金用机夹可转位硬质合金端铣刀已在南昌齿轮厂的变速箱壳体加工线、江铃拖拉机厂的三种缸盖生产线上应用，加工实践表明，这种铣刀能较好满足铝合金零件的粗加工、半

精加工要求，在普通机床和加工中心上均可使用。