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加工大直径孔的刀具

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发表于 2010-9-12 11:11:11 | 显示全部楼层 |阅读模式

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4 Z. {! d7 m$ {) P3 ~5 J& ?' s4 D; r' Y/ a1 V0 A, u* S8 W4 s( S
. N3 q0 `' V/ v9 Y

一、刀具结构设计

/ o9 |8 k/ k7 \. L' S
刀具结构见图1。 . V$ h$ V1 C; M/ c
    & ^, i; S0 n$ A0 v. o* E% n t) g' j$ q/ L1 h6 r4 h' W" n. X$ q! N% \, \$ K

    1.刀体 2.调整垫片 3.主切刀 4.紧固螺钉
    5.装刀槽 6.定位心轴 7.副切刀
    图1 刀具结构示意图
    + D6 ?! v6 o1 m$ z; e; N
  1. 刀体 7 m8 a+ C; v( K: W
    根据Z35摇臂钻床对刀具装夹的要求,刀体的尾部锥度为莫氏5号,同时在刀体对称位置设计两个装刀槽。刀体材料采用40Cr或45钢,调质处理硬度在26~28HRC,装刀槽采用焊接方式与刀体连接增加了强度和刚性。
    6 U. b! r. |: }* S% h$ O- u* d
  2. 心轴 1 i- ^2 t5 l5 ]
    在刀体的中心部位设计一安装定位心轴的孔。心轴的作用,一方面为刀体提供一个支承点,提高整个系统的刚性,另一方面起到了对刀具的定位作用,减少找正时间。定位心轴与定位工艺孔之间的间隙为0.05~0.08mm,材料为45钢,与工艺孔配合部分要求表面高频淬火45~50HRC。
    , S2 j- H. b: a; t
  3. 调整垫片及装刀槽 % N3 q# c2 _0 w: b4 v
    装刀槽用来安装刀具,与刀体焊接成一体,要求具备一定的刚度、强度,侧面有两螺孔供压紧切刀的螺钉用。调整垫片是一组仅厚度不同的长方体垫片,用来调整刀具在装刀槽中的位置,从而能够用一把刀具加工出不同尺寸的孔。要求调整垫片厚度尺寸公差为±0.01mm,并且一组垫片厚度尺寸之差为0.5~1mm,根据加工孔直径尺寸也可制做专门的系列调整垫片。
* H" }6 v; Z/ u- `

二、切削刀具

, ^, O) Q* O& t; {7 C; c0 c; h; v
刀具切削性能的好坏主要取决于刀具的材料和刀具的几何参数,根据加工件的材料和加工工艺需要选用合理的刀具材料、几何角度。 $ a$ P1 u3 y3 q4 ]% D$ S, d
    * h6 P3 ?, v. n
  1. 刀具材料
    8 A8 p! \+ z# }9 }. i: F( o0 w 3 I6 @, I8 M+ t, I' k- v9 L9 u# I" e, h- d5 @4 z% d- h! e/ E4 ^: M

    前角g0=15°~20°
    后角a0=10°~12°
    主偏角kr=60°
    副偏角kr'=1°
    刃倾角ls=2°
    图2 主切刀几何角度
    " C5 k% {' K' D/ O( ~) l: a" S3 S" h

    前角g0=15°~20°
    后角a0=10°~12°
    主偏角kr=90°
    副偏角kr'=1°
    刃倾角ls=2°
    注:圆弧大小根据加工孔直径确定
    图3 副切刀几何角度
    1 X7 |! w- X) K5 N3 N& N" d% a
    综合考虑各种因素选用高速钢(W18Cr4V)。
    ; v* B6 a, \9 j2 B S" F' c
  2. 刀具几何角度 $ q3 i/ V! |, x$ D& z
    综合考虑刀具切削过程中的排屑、切削力、夹刀、耐用度等因素,刀具设计成主切刀和副切刀两种形式,根据各自不同的作用和要求选择不同的刀刃形状和几何角度。 / b9 t D9 [- W, P
      7 @# A/ o5 E/ g" m: ]
    1. 主切刀 主要用来切除工件加工余量,要求具有一定的强度和韧性,其刃口选用宝剑式刃口,如图2所示。 0 q% B+ N8 l. G- c2 ]* {
    2. 副切刀 主要作用是控制加工出的内孔直径。要求刀具具有良好的刚性和耐磨性,以保证孔的尺寸精度,其刀刃形状为平直形式,如图3所示。
& J& ^1 }( r4 m7 Q$ P0 M! b7 c

三、切刀的安装

+ z5 y% h1 Z( t) E. q$ ~
根据此刀具的结构特点,为减少切削的阻力,提高刀具的耐用度,主切刀主要用来切除金属,副切刀主要用来控制尺寸精度,故刀具在装夹和切削时必须遵循一定的原则。如图4所示。 $ {% ]/ L3 C3 ^ {+ K% k% `3 m( H7 y$ M v) c1 B/ @7 ^+ t. h& Y2 j4 p# d5 \% h7 {

r—加工孔的半径 b—切刀刃宽度
h—主、副切刀刀尖高度差(h=0.1~0.2mm)
c—主切刀装夹位置
图4 刀具切削原理示意图
1 t7 \: v1 n' a- e) O" {

四、应用效果

0 n! C: Q; D$ j2 b* v4 j
我厂乙烯厂动力车间的管箱配件,其中主要配件管箱隔板,材料为16MnR,要求在上面加工16—f120mm大孔,板长2.5m,宽1.5mm,板厚20mm。最初采用钻孔后在T612镗床上镗孔,存在许多问题。 $ o- W- {7 r! ]4 R
后来设计使用此刀具,生产效率提高5倍左右,经济效益明显改善。 3 y) O1 d1 Q6 z" O; ^# V
这种刀具经过改进后还可以用来加工薄壁柱体上的超大直径孔,或圆弧面上的超大直径孔。
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