1.加工現(xiàn)狀及難點

    首先介紹一下離心式水泵的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，進水法蘭外圓部分大于加工端面部分，從20～100mm不等，如圖中L1所示，這需要增加內(nèi)孔加工刀具的懸伸20～100mm。因此，其總加工深度：L+L1≥(150～350mm)，對加工刀具而言，其懸伸太長，超出4*D（D為刀桿直徑），在加工過程中刀具剛性會受影響。

    加工難點：在實際加工過程中，會出現(xiàn)顫刀情況。換刀頻繁，需要不斷的測量刀尖到旋轉(zhuǎn)中心的高度，需要準備不少墊片，特別是內(nèi)孔刀具，裝夾麻煩，壓緊不便。

圖1 離心式水泵殼半剖圖

2.改善措施

    1)第一次改進

    針對以上的問題點，設(shè)計了簡易數(shù)控內(nèi)孔刀座，第一次設(shè)計刀座如圖2所示。

圖2 第一次設(shè)計刀座

    按圖中設(shè)計制造刀座進行試驗驗證，結(jié)果φ50內(nèi)孔刀具懸伸到4*D時候，刀具開始顫刀；達不到設(shè)計要求，需要進行改善。查閱了大量的刀具資料，在山特維克金屬切削指導手冊里找到了問題點所在。見圖3，圖4，圖5。為確保最佳性能，其關(guān)鍵因素是穩(wěn)定性，即需要保持刀具與刀柄實現(xiàn)最大接觸。

圖3 刀具裝夾圖

圖4 刀具夾緊要求

圖5 刀具懸伸圖示

    2)第二次改進

    按照穩(wěn)定性要求，對第一代刀具內(nèi)孔進行了改進；見圖6，圖7。

    (1)增加了紫色平臺部分，有原來的圓孔改成了帶有扁口的內(nèi)孔，也增加了加工的難度，有原來的車床加工改成線切割加工；內(nèi)孔刀桿不再有懸空部分，這樣整個內(nèi)孔與內(nèi)孔刀桿全面積接觸，消除了震動的隱患，經(jīng)過驗證，刀具懸伸可以達到4*D，效果不錯；為此進行定型，屬于設(shè)計一代內(nèi)孔刀座；

    (2)經(jīng)過一段時間使用，感覺效果良好；把以前的外圓刀撤掉，只使用2把內(nèi)孔刀，一把粗車，一把精車，提效非常明顯，降低了裝夾刀具的時間，剛性也得到了加強。

圖6 第一代內(nèi)孔刀座圖示

圖7 刀座界面草圖

    圖7標注尺寸簡單說明：

    ●符號的三處32±0.1；R20.08±0.05  19.1±0.05關(guān)鍵控制尺寸；

    ●備注01：32尺寸是關(guān)鍵尺寸，根據(jù)刀座地面到數(shù)控車回轉(zhuǎn)中心設(shè)計，部分機床是：25、32、40等三個規(guī)格尺寸，需要根據(jù)測量所得值進行設(shè)計，要求±0.1mm,內(nèi)孔刀具在加工內(nèi)孔時：刀片刀尖到回轉(zhuǎn)中心的高度誤差越小，加工的粗糙度越�。�

    ●在設(shè)計時，提前測量簡易數(shù)控車刀座底面到回轉(zhuǎn)中心尺寸，要求測量誤差不要大于0.05mm；

    ●材質(zhì)：45鍛打；

    ●硬度：HRC30-35

    ●工藝：設(shè)計-鍛打-鉆工藝孔-調(diào)質(zhì)(HRC30-35)-線切割-鉆孔攻壓緊螺紋孔-車床（或數(shù)控銑）加工懸伸部分。

    3)第三次改進

    使用半年后，第三次進行較大的改進優(yōu)化；見圖8。

    ●增加了刀座的長度；有原來的120mm改成了160～220mm；

    ●前面部分增加了60～100mm圓體部分，裝夾部分120～150mm；

    ●增加了整體刀具的懸伸及剛性；切削參數(shù)隨之提高；

    ●φ40內(nèi)孔刀具懸伸：40*4+（60～100）=220～260mm；

    ●φ50內(nèi)孔刀懸伸：50*4+（60～100）=260～300mm；

    ●大大增加了加工深孔產(chǎn)品的范圍，可以滿足一般產(chǎn)品的內(nèi)孔加工；

圖8 第二代改進型簡易內(nèi)孔刀座

    ●在幾個機加工廠使用后，簡易數(shù)控車內(nèi)孔刀座得到了推廣。

3.形成系列化產(chǎn)品

    系列化產(chǎn)品包括內(nèi)孔刀具、刀套、鉆夾帽、莫氏錐柄、攻絲浮動刀柄、中心鉸孔等系列化的刀套，與全技能數(shù)控車全部刀套整合通用；見圖9。

圖9 加工示意圖

    刀桿、刀套、刀座爆炸圖及詳細說明，見圖10，圖11。

圖10 刀具、刀套、刀座爆炸示意圖

圖11 裝配等視角圖

    系列化刀套規(guī)格如下：圖12，表1，圖13。

圖12 內(nèi)孔刀套尺寸圖示

    ●內(nèi)孔尺寸見表1：

表1 內(nèi)孔刀套內(nèi)孔尺寸規(guī)格表

圖13 規(guī)格不同的內(nèi)孔刀套

    莫氏2# 3# 4#刀套 根據(jù)尺寸設(shè)計加工即可，見圖14。

圖14 莫氏錐套尺寸表

    ●設(shè)計完畢，使用鉆夾帽、錐套、內(nèi)孔刀座可以直接鉆φ13以下的中心內(nèi)孔；

    ●使用錐柄鉆頭、錐套、內(nèi)孔刀座可以鉆≥φ13的內(nèi)孔；

    配合鉆夾帽及錐柄鉆頭使用如圖15，圖16。

    ●使用錐柄鉆頭時，需要使用中心后尾座先鉆孔；

    ●再使用后尾座鉆的內(nèi)孔找正刀座的X向中心，這樣鉆頭跳動較小，鉆孔誤差較��；

圖15 鉆孔組合刀柄爆炸圖

圖16 錐柄鉆頭

    配合浮動攻絲刀柄、莫氏錐套、內(nèi)孔刀座使用：圖17，圖18。

    ●注意：在使用此攻絲工藝時，需要使用浮動刀柄；不推薦剛性攻絲；

    ●攻絲工件回轉(zhuǎn)中心需要提前反向打表找中，否則攻絲容易不良；

    ●如果中心高誤差大于0.1-005mm；需要加工刀座或墊片（銅皮）墊高，中心高控制在：±0.05mm；

    ●查詢數(shù)控車攻絲循環(huán)程序編制編程后進行加工；注意需要正反轉(zhuǎn)；

圖17 莫氏ER刀柄浮動攻絲改進刀柄組合

圖18 浮動攻絲刀柄等軸側(cè)視圖

    配合浮動鏜刀的運用，適合通孔，粗糙度要求高的場合；見圖19，圖20。

    ●注意：開口方向需要調(diào)整到水平；90°上方刀柄之間設(shè)計一個防脫螺絲M6；

    ●X向中心控制在：±0.1即可；

    ●鏜刀刃中心高控制在±0.15左右；

圖19 莫氏浮動鏜刀刀柄

圖20 浮動鏜刀運用設(shè)計圖

    設(shè)計實踐過程中的照片：（實例圖21）

圖21 簡易數(shù)控刀座應(yīng)用

    外圓刀座與內(nèi)孔刀座配合使用，圖22。

    使用左手、右手外圓刀，加工外圓、端面、背面。

圖22 外圓刀座與內(nèi)孔刀座配合使用

4.結(jié)論

    經(jīng)過三次較大的改善改進，簡易數(shù)控內(nèi)孔刀座系列趨于完善，加工刀具工藝更趨合理，在刀具裝夾，刀具準備，加工工藝擴展，效率提升，產(chǎn)品質(zhì)量上有了較大的改觀及提升。

    不斷的對機械加工刀具的改進，可以不斷降低刀具準備時間，提升加工效率，特別是數(shù)控加工效率的提升，是顯而易見的，效率最大化是數(shù)控加工企業(yè)的最高追求，技術(shù)只用更好，沒有最好；改善無止境。

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本文標題：簡易數(shù)控車刀座設(shè)計改進實務(wù)

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