金剛石木工成型銑刀的設計及製造
金剛石木工刀具設計
(1)刀具直徑、齒數的設計原則
一般而言，切削速度達到5000m/min 以上，金剛石成型銑刀刀具直徑、齒數的取值範圍為
式中，V 為切削速度，N 為主軸轉速。取N=6000r/min，則D 大約為265mm。
式中，V 為切削速度，U 為每齒進給量，N 為主軸轉速。取U=0.2－0.4mm/z，則齒數Z 在35－70 左右。相對而言齒數越多，加工質量越好。
由於刀具的孔徑和主軸的間隙始終存在，增加刀具直徑、重量後刀具的加工精度和動平衡更加難以保證。
(2)刀具結構設計
金剛石成型刀具外圓刃口及側刃需要多次修磨，為了保證地板的榫型寬度B，成型的金剛石刀具一般設計成可調節式的組合式刀具。如圖1 所示。
圖1 鈍化後刃口
原有的設計方式是兩把刀具通過銷釘來固定相對位置。需要調整寬度B 時，將上面的刀具取出，通過增減刀具中間的墊圈來實現。這樣操作很不方便，而且孔軸間隙始終存在，無法消除。高速線地板PCD 刀具組合型刀則採用液壓漲緊套裝夾，如圖2所示。
圖2
液壓漲緊套的端部具有細牙螺紋，調刀環通過螺紋與之連接。旋轉調刀環使彈簧片變形，進而調節組合刀具的上下位置，以調節榫頭寬度B。無需將上面的刀具取出。調好刀具位置之後，擰緊調刀螺釘。型刀2 的刀體上加工有卡槽，通過卡環使型刀2 和調刀環同時自鎖在液壓套上。調刀環上有刻度標示，最小刻度為0.01mm，調節精度高。這種設計可以使刀具調試更加簡便快捷，在機床上就可以完成，實現了型刀寬度調節的人性化、自動化以及可控化。
液壓調節螺釘分別施壓於軸套內壁及外壁。分別將軸套和刀體漲緊在刀軸和軸套上，消除軸孔配合間隙。這樣既提高了刀具的實際外圓跳動，又達到鎖緊刀具的目的。在實際裝配過程中，要特別注意安裝順序，否則會影響刀具與液壓漲緊套的同軸度，從而影響刀具的精度。
金剛石木工刀具電火花加工
精度控制最為關鍵的一步就是金剛石刃口的成型加工，一般採用電火花成型加工工藝。成型加工是通過電極形狀的「複製」，形成刀具刃口的形狀。它直接關係到PCD 刀具的廓形精度、表面粗糙度、外圓跳動。
(1)刀具裝夾方式
刀具的裝夾方式一般有立裝和卧裝。對於立式裝夾，如果沒有液壓漲緊套，裝夾偏心量存在一定的隨機性，從而加工出的刀具實際外圓跳動大小存在一定的隨機性。用戶使用時，二次裝夾的刀具實際精度(圓跳動)也存在一定的隨機性，如圖3 所示。
圖3
對於卧式裝夾，由於刀具重力的原因，存在裝夾偏心量。偏心量就是軸孔之間的間隙。加工出的刀具實際外圓跳動是一半大一半小，如圖4 所示。用戶使用時，二次裝夾的刀具實際精度(圓跳動)就會超差。
圖4
從刀具裝夾方面入手，在電火花加工中必須採用專用液壓漲緊套，以消除軸孔配合間隙，提高刀具實際加工精度。圖5 是兩種專用電火花磨刀機的刀具裝夾介面示意圖。
圖5
(2)加工流程
磨削時採用電火花放電無接觸式加工，利用紫銅或石墨作為電極。分為粗加工、半精加工、精加工。採用相應的放電參數以獲得更好的刃口質量。對於多齒PCD 刀具的加工，需配備自動無限分度裝置和自動測量分度裝置。
為保證刀具的外圓跳動，最好每精加工完一個PCD 齒就車削一次電極，並在加工坐標系裡進行補償電極磨損。比如G51 為加工坐標系、G52 為車電極坐標系，圖6 為刀具每一齒的加工流程。加工完成後刀具的實際外圓跳動≤0.015mm，滿足要求。
圖6
文章來源：高速切削加工中PCD 木工成型銑刀的設計及應用
楊輝全，駱明濤，劉華，方芳，鍾育恆
