专用刀具在中、大批量生产中的应用（二）

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　　②撞靠式致动刀具

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　　这种刀具的工作原理是：机床主轴向前移动，当刀体上的刀具到达预定加工部位时，一个用轴承支承在刀体上的环形套就顶靠在工件的端面或夹具的止靠面上，使刀体不再向前移动，而主轴仍继续向前移动，此时通过传动元件(如齿条—齿轮—齿条或斜滑块，或传动杆等)将机床的轴向进给运动转换为刀具的轴向、斜向或圆周进给运动。

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　　撞靠式致动刀具与推(拉)杆致动刀具一样，在生产中是应用频率较高的专用刀具。

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　　③离心力致动刀具

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　　这是一种很有创意的专用刀具，这种刀具是巧妙地利用了在高速加工时产生的离心力来推动刀具的移动或进给运动。

　　利用离心力致动的加工气门阀座和导管孔的专用刀具在加工时，刀具先是以1000r/min的转速锪削阀座工作锥面，锪削完后，刀具后退约0.2mm，接着刀具转速提高到5000r/min，此时刀体油腔中的活塞由于离心力的作用而径向外移，挤压油腔中的油去推动中心油腔中的活塞，从而推动铰刀对导管孔进行加工。在内部油路中设有节流阀，以便使铰刀保持恒定的进给速度。当导管孔加工完毕后，专用刀具的转速又降至1000r/min，铰刀在弹簧力的作用下自动退回到起始位置。

　　采用上述专用刀具，气门阀座与导管孔的同轴度可达＜10μm。

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　　④冷却润滑液致动的刀具

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　　这种刀具是利用机床冷却润滑液(约106Pa的压力)通过活塞来推动刀具的移动或转位。在生产中，这类致动刀具应用不多。

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　　(2)电子受控刀具

　　这种刀具是在刀柄或刀体内装有伺服电动机进行工作的专用刀具，这种刀具通过非接触式(感应)的能量(电流)和数据传输，将刀体中的伺服电动机与机床的CNC控制系统连接起来，由机床CNC系统直接控制刀具的进给运动。微电子技术和刀具技术的结合，不仅为专用刀具的开发开拓了新的途径，并且更为刀具的智能化提供了可能。这就使这类电子受控刀具不仅能够实现常规刀具通常不能完成、需由机床或由设在机床主轴中的附加装置来完成的一些功能，并且还能实现NC技术所具有的一些功能，从而为这种刀具的多方面应用创造了条件。

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　　由于集成NC轴，使这类电子受控刀具成为加工中心的一个附加的和可更换的U轴。

　　这类电子受控刀具，既可用来实现车端面、切槽、扩孔和铰孔等工序，又可与Z轴进行直线插补和圆弧插补而用来进行轮廓加工(斜面、圆弧、球面等)。

　　这类电子受控刀具，当装上相应的传感器(测量加工的实际直径和切削力)就可对刀具的磨损进行补偿或对刀具的耐用度进行监控。

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　　目前，这种电子受控刀具已应用于对缸盖的气门阀座和导管孔的综合加工(如德国Makino和Grob公司在加工缸盖的设备上已应用了这种刀具)。

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　　利用NC插补的复合刀具

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　　这种复合刀具在加工中心上可以通过X轴和Y轴的圆弧插补实现刀具的圆周进给运动，利用X-，Y-，和Z轴的插补可实现刀具的螺旋进给运动。利用刀具的圆周进给就可以将切槽、倒角和镗孔工序集中在一把刀具上，而利用螺旋进给运动就可以将钻孔和铣螺纹集中在一把钻铣螺纹刀具上。

　　预粗镗(去除铸造飞边)、粗镗、精镗、倒角和圆周铣削孔中的环槽。采用这种复合刀具与采用单个刀具进行加工相比，这种刀具显著减少了辅助时间，从而大大缩短了加工时间。

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　　目前，像加工连杆大头孔、链节铰链孔的复合刀具，也都利用机床轴的圆弧插补实现孔的倒角加工。

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　　专用刀具应用实例

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　　加工缸盖气门阀座和导管孔用的专用刀具

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　　采用车削阀座工作锥面和铰削导管孔的专用刀具(应用于组合机床)，刀体上装有平衡滑板，以平衡车削刀架进给运动时所产生的不平衡力。

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　　阀座工作锥面的加工，通常有锪削和车削两种工艺。采用锪削工艺时，由于阀座是淬硬材料(HRC50～58)，刀刃的磨损较快，这种刀刃磨损的轮廓会复制在工作锥面上，这会影响到阀座工作时的密封性。在这里所示的专用刀具由于采用车削工艺加工阀座工作锥面从而可避免锪削时出现的缺陷。

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　　专用刀具加工开始时，固定安装在刀体上的三个切削刀刃首先锪阀座端面(刀刃Ⅱ)和倒棱(刀刃Ⅲ和Ⅳ)。接着整个刀具后退0.2mm，使刀刃Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ脱离已加工表面，使装在倾斜滑板上的车刀处于待加工位置，此时通过外层推杆使滑板实现进给，对阀座工作锥面进行精车。精车完后，主轴转速变为按铰削设定的转速，内推杆推动铰刀对导管孔进行铰削加工，当铰削结束后，内、外推杆退回并使刀刃回到起始位置。

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　　加工变速箱体的专用刀具

　　为加工变速箱体内的三个端面Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，这里采用了一把由液压推杆致动的专用刀具。加工时，推杆向前移动通过螺旋槽迫使偏心安置的回转刀架旋转，使刀架上的车端面刀具从它的起始位置(位于端面的最大直径处)向内车削，加工出三个端面，加工的基本时间仅19秒，端面的平面度达6μm。

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　　加工螺纹孔的复合刀具

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　　目前，可采用一把钻铣螺纹复合刀具(通过NC机床的螺旋插补)加工螺纹孔，在刀具的一次工作行程中完成钻螺纹底孔、倒角和铣螺纹。如采用这种刀具加工缸盖上深度为14.1mm的M6螺孔，在主轴转速20000r/min，进给量为700mm/min的情况下，一个螺孔的加工时间仅需1.2秒，这种刀具在同一螺距的情况可用于加工不同直径的螺孔。

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　　结语

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　　大量切削加工表明，刀具对生产工艺流程的优化起着关键作用。在中、大批量生产中，采用专用刀具(复合刀具)进行综合加工则是实现生产合理化的重要手段。

　　复合刀具和受控刀具的开发与许多因素有关，除刀具材料、涂层和刀具几何形状外，机床技术也起着重要作用。近年来，利用CNC加工中心的插补功能、高速加工时所产生的离心力和微电子技术的成果所开发出来的富有创造性的各种复合刀具和受控刀具大大扩展了这类刀具的品种和使用范围，并为高速加工中心进入中、大批量生产领域提供了技术支持。特别是微电子技术对受控刀具的开发，尤其是对刀具的智能化将起着关键性作用。(原载：《国际金属加工商情》作者：李如松)

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