加工曲軸主軸頸車床的刀具設計

黃玉明

(甘肅天水星火機床有限責任公司技術中心，甘肅天水741024)

目前，現有的數控車床在車削曲軸主軸頸時，通常采用傳統的框式刀架，安裝2套刀板進行車削，或是選用普通常規數控刀架安裝加長刀桿進行車削。由于曲軸類工件的特殊性，車削曲軸主軸頸時，必須使刀桿伸出長度大于拐頸深度，否則會受到曲軸拐頸的限制和干涉。傳統方式一般會加長刀桿懸伸長度，這樣大大降低了刀具的剛性，車削時很容易發生刀桿顫動。特別是原有刀架只能裝夾2把刀具，車削不同的工件表面時，需要經常換刀，工件達不到技術要求，合格率降低，增加了加工成本，降低了生產率。本文介紹如何用刀具組合在車床上一次性合格地加工用戶的零件。

1 被加工典型工件

圖1是用戶所要加工的典型工件，設計任務就是要在車床上把它一次性加工出來，并且要保證設計精度要求。該工件要求精度如下:尺寸精度，IT6;精車內外圓的表面粗糙度，Ra1.6 μm;精車內外圓圓度，0.005 mm;精車外圓的圓柱度，0.030 mm/300 mm。

2 刀具設計

為保證在車床上加工出符合要求的工件，我們設計了如圖2的刀具組合。該機床所有刀具選用世界知名品牌SANDVIK，加工圖1所示工件各個表面，共需要8把刀具，經過組合，可以完成整個加工過程。

圖3為專用數控刀架與刀具的組合圖，刀架選用德國SAUTER公司生產的0.5.480.540/8T臥式8工位刀塔，與我公司生產的刀盤組合。

3 加工方案及實施過程

加工方案見圖4。刀架包括刀桿、接納器、刀盤。刀盤是中間有通孔的正多邊形柱體，在正多邊形柱體的每一個側面都安裝有1個接納器，接納器是能夠快速安裝和卸下刀桿的裝置，接納器上安裝有刀桿，刀桿上安裝有刀具。刀盤至少是六邊形柱體，其中間通孔的邊上設有安裝孔，根據需要可以是正八邊形柱體、正十二邊形柱體等等。在刀盤正多邊形柱體的每一個側面都加工一個安裝接納器的定位孔，4個螺紋孔，1個冷卻潤滑液出口;接納器通過4個螺釘固定在刀盤上。刀盤在不影響剛度的前提下，厚度可小于曲軸的檔寬，這樣刀盤與刀桿一體進入主軸頸檔內，可以擴展加工范圍。

使用時，刀盤通過安裝孔與車床刀塔連接，由車床刀塔帶動旋轉，變換加工工位。冷卻潤滑液通過泵經刀盤上的冷卻潤滑液出口、接納器、刀桿流到刀具上。根據工件尺寸選擇需要的所有刀具，依次安裝在刀盤上，如左偏刀中間圓弧刀或尖刀右偏刀，通過變換不同的刀具，完成所有曲軸主軸頸、圓角、曲柄臂等整個切削過程。同時該刀架還可適用于各種軸類、盤類工件的加工，可車削各種外圓、端面、錐度、螺紋、圓弧以及回轉體曲面等。

用于數控車床時，根據工件加工工藝，編寫好程序，由數控程序控制刀架的工位，直至完成整個加工過程。

4 結語

該刀具組合在一次裝夾后，在車削過程中不需要更換，能夠保證車削的連續性，提高加工質量;且承載能力大、剛度高、吸振性好;通過內循環冷卻通道，能夠將切削液輸送到切削區域，在使用過程中起到潤滑冷卻作用，大大降低工件的熱變形，從而保證了工件的精度及表面粗糙度，提高了工件的質量，減輕了工人的勞動強度，提高了生產率。