高速磁悬浮列车摇枕加工用成型铣刀设计摘要：高速磁悬浮列车摇枕有一处成型面的加工，因其加工部位深度大且型面复杂，采用传统铣削方法难以保证其型面尺寸精度和效率。如何克服该问题，一直是所要攻关的技术难题。根据成型车刀的切削原理，探讨一种结构简单、易于制造、精度高、可加工深腔内部成型面的成型镜削刀具，可应用于高速磁悬浮列车摇枕深腔内部成型面的加工。关键词：磁悬浮摇枕大悬深单齿成型铳刀中图分类号：TG714文献标识码：A文章编号：1007-3973(2013)011-112-02磁悬浮列车摇枕的孔外缘部位，如图1所示。其截面形状复杂且深度大，传统方法依靠对刀样板手工磨制成型刀片切削刃，难以保证切削刃的尺寸精度，而三维加工又效率低下。为了实现高效率、高精度的型面加工，我们设计了一种大悬深单齿成型铣刀，根据成型车刀的切削原理，将车削过程中的主、被动运动互换，应用于数控铙床，其经过数学计算后的刃型能够在满足加工精度的同时，实现沿任意二维曲线上的成型面的加工。1成型镋刀结构设计本铣刀采用单齿铣削设计，切削稳定、结构简单，整体结构如图2所示。刀片结构如图3所示，该设计允许大于零度的前角，切削轻快，切削力小，保证大悬深切削过程中刀杆变形小、加工精度高。刀片设计含有主切削刃后角和端部切削刃后角。刀片设计含有锁紧螺钉避让结构，可加工盲腔鹿部平面，避免因腔体底部不平从而铳刀端部无法切削而导致挤压工件表面或碰触锁紧螺钉所引发的事故。刀片与刀杆设计含有定位结构，避免切削过程中切削力导致的刀片微小窜动而影响被加工型面的尺寸与形状精度。为方便加工制造，刀杆采用削平柄连接刀柄。2刀杆与成型刀块的选择考虑到加工部位为深腔，需要采用大悬深的刀杆设计，为了避免加长刀杆后所带来的切削系统震动，应当同时增加刀杆直径。但由于铣削空间的限制，最终我们将刀杆的径长比选定在5:1左右。材质选用40Cr并经过调质热处理工艺来提高刀杆刚性，经过外圆磨削工艺来提高动平衡度。考虑到被加工工件材质为铸铝，成型刀块可以选择高速钢车刀块经线切割工艺制造。与硬质合金刀块相比较，即可降低刀块成本，又获得了较高的材料韧性，更适合于承受单齿切削时对刀片所造成的断续冲击力。3切削角度与最大切削回转半径的选择前角根据前角选择的一般规律即根据工件材料来选。经查刀具设计手册参照成型车刀的前角选择，查表为20令。令后角主要根据切削厚度来选，由于成型刀块的切削厚度较薄，合理的后角应当选得大些，但同时也要考虑刀具的结构和强度。经查刀具设计手册参照成型车刀的后角选择，在保证切削刃强度的同时，后角选择在30令左右时P削状滔稳定6杆震断令？考虑到切削系统的整体稳定性，最大切削回转半径应尽可能的小，以降低刀杆所承受的弯曲应力和提高刀具旋转时的动平衡度，但同时也要考虑刀具结构。当加工部位的截面已知时，最大切削回转半径与最小切削回转半径的差值即为已知，而最小切削回转半径应大于刀杆半径。实际应用中，我们使最小切削回转半径大于刀杆半径10mm,用来构造一个弧过渡增加刀块强度，来获得足够的锁紧螺钉避让距离，见图3,从而使刀具能够接触到工件底面，进行类似于盲孔镗削的铣削加工。4带正前角的切削刃形曲线方程的计算因成型刀块被设计为正前角（〉0），刀具前刀面不通过工件轴线，故实际上，在前刀面所在平面上，切削刃的曲线形状，并不是工件的截面曲线形状，需要进行数学计算。针对切削刃在线切割机床上加工的曲线计算方法进行说明，设计原理图如图4所示，详细步骤如下：定义：-刀具前角；-刀具后角；R2-切削刃绕主轴旋转所成的最大回转半径；H切削刃；2-前刀面。步骤一：求取制件截面绕Z轴旋转所成的回转曲面。已知制件截面在XOZ平面上曲线为f(X)=z;其绕Z轴旋转在xyz空间坐标系中所成空间曲面方程为：步骤二：求取前刀面与回转曲面相交所成的空间曲线。在空间坐标系xyz中前刀面所在平面的平面方程为：故空间曲线方程为：步骤三：坐标系平移。将原坐标系xyz沿-x方向移动至0’点，曲线方程式为：步骤四：坐标系旋转。将平移后的坐标系顺时针旋转角度(后角)，建立新的坐标系X’y’z’。则在x’y’z’中的曲线方程式...