加工大直径孔的刀具

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* s: t* g# F5 o- F0 U 一、刀具结构设计 8 L$ b% G2 A3 c+ L 刀具结构见图1。 ) q" ~( q: {6 l( j7 T: l* x1 | 8 x; p- N; g1 y5 N0 R4 W9 x- R& V* S- \$ g' ~: h/ T- X. U, A! v) y! N 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 ]* ]) l/ ~, X 刀体 & M: |. n3 ]" ^3 g4 v2 E 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 f" b7 C3 x, J% I0 t- V 心轴 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。 " W$ m" k* Y( N0 y, G 调整垫片及装刀槽 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。 . E% [" k+ `+ F3 ^# C 二、切削刀具 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。 ' ]# X# H/ R* e' O7 F5 ]9 ? " }/ s q( M3 X) L e 刀具材料 7 v* K/ q* f, k' z" M' I8 v: @) C3 {) N8 s$ b4 P. e; H8 g) R" y, j- G e$ y9 f' o" c$ D 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 7 a" }6 r8 ~% Q8 w 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 综合考虑各种因素选用高速钢(W18Cr4V)。 ( \+ W' N. `9 ] 刀具几何角度 * F H* G9 N: U4 c) I q5 D 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。 $ u9 s4 q* ]5 P, V 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。 ! m, e7 b7 c% a 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。 三、切刀的安装 + I; [! P+ k6 P4 e+ t% b9 u: } 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。 9 O) D7 ~$ P; D4 v. j8 I' G: A0 ]* y/ a: C' e 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 0 t `+ y- u' F 四、应用效果 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。 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。 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。