机械工程师2QQ3-1种新型的反向锪孔刀具岳素平,刘德忠,李士良,高学金北京工业大学机电学院,北京100022)实际使用证明,它能很好地解决各种反向锪孔的加工问题。
在生产实际中,反向锪孔是各种箱体类零件经常遇到的一种加工工序,以往人们所采用的反锪刀具基本有两种类型,一种是分体式反锪刀具,它主要用于普通机床,另一种是偏心式反锪刀具,主要用于NC机床。
由于受刀具结构的限制,分体式反锪刀具每次加工均需人工装刀和卸刀,费时费力,加工精度低。偏心式反锪刀具加工时,其加工精度在很大程度上依赖于工作台的移动坐标精度,工作台的来回移动不可避免地会产生回程误差,因而对工件的质量和加工效率均有一定影响。本文介绍作者研制的一种新型的反向锪孔刀具,由于这类刀具具有与现有的多种反向锪刀不同的结构,因而能够在生产实际中较好地解决各种反向锪孔的加工问题。
2反锪刀结构设计2.1刀具的结构特点如所示,该刀具由刀体和刀头(即刀具的切削部分)两大部分组成。刀体上可制作导向部分,一般直径尺寸为p4.5-69mm,锪端面孔径为史8~104mm,加工精度为±0.1mm,其主要特点是刀头与刀体采用类似门的活页结构北京市教委发展基金项目形式,刀头能够自由开合。当刀头打开时,其外形尺寸,等于所要加工孔的工艺尺寸,如:0'(;当刀头闭合时,则外形尺寸小于导向部尺寸如*!+,以保证刀具顺利地通过导向孔,实现反向锪孔的加工。
刀头部分由刀座体6、刀片4和联接螺钉5组成。
刀头通过刀体3的锥孔将刀座体6的锥端轴装入锥孔内。螺钉1旋入刀体3的螺孔,后进入刀座体6前端锥孔,与刀座体6后部锥端轴形成转轴。螺钉1的旋入不可太紧或太松,如太紧,刀头转动不自如,太松,则刀头在轴向来回窜动,这样均会影响加工工件的质量。螺钉1的位置调整合适后,将紧定螺钉2拧入刀体3的侧孔,固定其位置。导向部分可以做成整体,也可以装上导向块,以满足直径尺寸的要求。若导向部直径尺寸较大(史31-69mm),由于刀头相应较重,难以实现刀头的自由开合,故应在刀体上装入弹簧片,使刀头闭合后机械工程师20Q3.1底部保持一定的压力,这样易于打开刀头部分。
2.2刀体结构设计机夹可转位刀具刀体的制造精度是实现转位精度的重要基础,它直接关系到这项工作的成败。以作者设计的p 22/40可转位反锪刀为例,刀体柄部按用户要求设计成带扁孔莫氏3锥柄,刃部直径根据小孔直径确定,一般小于小孔直径。而刀体削平面EOF的位置由小孔长度及刀座大小确定,调节螺钉孔与安刀座轴的中心孔要一次加工,保证同轴。
安装刀座部位的刀体削平面EOF的轴向长度根据有效刃长,刀座块长度及安装刀座后的相对位置决定;刀体削平面EOF的径向位置及角度由刀座打开及闭合时的相切位置综合考虑确定;(3,刀座轴在刀体上安装孔的中心位置由刀体直径及刀座打开、闭合时的位置确定。必须确保刀座闭合后能完全包容在刀体横截面内,而打开时能加工出所需孔径。
2.3刀座结构设计以p22/40可转位反锪刀为例,如:刀座的外形轮廓主要由装配位置确定,刀座锥端轴的直径大小由与刀体装配时的定位要求决定,并结合实际选取;刀座体圆弧半径由与刀体装配时打开、闭合的相对位置决定。刀座体轮廓加工工艺的实现是一个很大的难题,经过仔细分析研究,根据计算各主要轮廓点的坐标值,在加工中心利用插补廓形的方法编写程序加工而成。3反锪刀的工作过程毕,安装在机床主轴上,其工作过程如下(如图刀座结构):(逆时针),由于离心力的作用,刀头为开启状态,并快进至工作表面,见(a);(2)主轴继续反转并降低速度,以0.2mm/低速向下运动。当刀头与被加工工件表面接触时,由于摩擦力的作用(此时摩擦力与刀具的旋转方向相反),迫使刀头叠入刀体,见(b);刀头叠入刀体后,主轴仍然反转,并快速通过工件。当刀头通过工件后,由于离心力的作用,刀头重新打开,见图(c);主轴正转(顺时针),并向上进给,刀头接触工件后进行切削加工,此时摩擦力迫使刀头始终处于打开状态,见刀具完成切削任务后,快速向下退刀,同时主轴快速反转,见(e);主轴继续反转并向上运动至工件表面,然后降低速度,同样以0.2mm/速度向上运动,使刀头叠入刀体,退出工件,见(f)。
综上所述,该刀具的整个加工过程,无需人工调整刀具,或通过工作台的来回移动来完成加工工序,仅通过改变主轴的转向和运动速度来完成,因而克服了现有反向锪孔刀具的不足之处,保证产品加工的高质量、高效率。
4结语该刀具与原有多种反锪刀具相比,在生产实践中发挥了很大优势。如张家口煤矿机械厂原使用的分体式反锪刀具每次加工均需人工装刀和卸刀,费时费力,且加工精度低。自从改用作者研制的可转位硬质合金反锪刀后,生产效率提高了倍,且刀具使用寿命长,产品合格率也得到提高。
经实际检验,刀片定位可靠,夹紧牢固,轴向及径向跳动都能控制在以内,且切削平稳、轻快,加工表面粗糙度可达到2.4/.。北京:北京理工大学出版社蔡在寰。金属切削原理。上海:同济大学出版社,1994.张耀宸。机械加工工艺手册。北京:航空工业出版社,1987.蔡春源。新编机械设计手册。沈阳:辽宁科学技术出版社,制工作,现为北京工业大学机电学院研究生,研究方向为机械自动化及机器人技术。
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