碎邊機剪刃的磨削加工

馬偉峰

（東北輕合金有限責任公司機電公司，哈爾濱 150060）

1 引言

碎邊機剪刃是我公司破碎鋁箔用的刀具，碎邊機工作時兩組裝有剪刃的滾筒作相對轉動，需剪碎的鋁箔在兩個滾筒間通過時，被兩個滾筒上均布的剪刃相互嚙合剪斷，從而達到切碎鋁箔的目的。在做剪切工作時，滾筒上的剪刃易磨損，需定期更換。由于剪刃的外形不規則且淬火硬度高，因此，給加工帶來很大的難度。

2 剪刃設計分析

碎邊機工作原理如圖1 所示，碎邊機剪刃根據其工作時的嚙合特點設計成正反兩種方向，現以其中之一為例加以說明。

圖1 工作原理

圖2為碎邊機所用剪刃的結構設計圖，從該剪刃的結構設計圖中可知，此剪刃的外輪廓為140mm×45.3mm×21mm，呈不規則形狀，其中起剪切作用的部分為R85mm 圓弧處，圖中設計要求剪刃弧面的表面粗糙度達Ra0.8。

為了提高剪刃的強度，剪刃的設計材質選為T8，此材料為碳素工具鋼，淬火、回火熱處理后具有較高的硬度及耐磨性，適合于制造切削刃口等工具。此剪刃的熱處理后的淬火硬度設計要求為55～60HRC。

通過剪刃的設計分析可以看出，此剪刃外形復雜、表面光潔度要求較高、淬火硬度大，機械加工時的難度非常大。

3 剪刃加工工藝分析

圖2 剪刃

為了實現此剪刃的機械加工，其加工工藝流程編制如下：（1）刨：粗加工各面，各面均留精加工余量1mm。（2）熱處理：整體淬火、回火，硬度55～60HRC。（3）平磨：磨削各直面處，達圖紙表面粗糙度及精度要求。（4）外磨：磨削R85.41 圓弧面，達圖紙表面粗糙度及精度要求。

從工藝流程中可以看到，剪刃由于淬火硬度較高，熱處理后無法進行常規的刀具切削精加工，因此由磨床進行熱處理后的磨削精加工。剪刃的工作面為R85.41 圓弧面，因此其關鍵部位加工在第四道工序外磨上。

要實現R85.41 圓弧面的外磨加工，必須按其結構特點設計一個專用胎具，此專用胎具需具有既能實現磨削R85.41 圓弧面、又能實現磨削后圓弧處尺寸測量的特點。

4 剪刃胎具設計

此剪刃的工作面為一段R85.41的圓弧面，其外形呈不規則形狀，按常規方法進行外磨精加工無法正常裝夾，更不能實現磨削加工。因此需設計加工一套專用胎具，能將剪刃半成品固定在胎具上，然后將胎具裝夾在外磨機床上，從而完成剪刃上R85.41 圓弧的精加工。

為了實現此剪刃R85.41 圓弧面的磨削精加工及加工后的測量，受原設備上裝夾剪刃用的滾筒結構的啟發，將胎具結構設計成如圖3 所示，它主要由基體、調整墊、壓板組成。由于需外圓磨削加工的只是R85.41 圓弧的一部分，為了實現磨削后的正常測量，將胎具設計成每次可磨削剪刃數量為偶數。為了提高加工效率，將一次磨削的數量設計成6 件（兩組）。

圖3 夾具裝配

此套胎具的核心部分是基體，其結構如圖4 所示，基體的外形設計成階梯狀圓柱體，其φ157×140 部分為裝夾剪刃部分，長度與剪刃長度相同（為140mm），φ157 四周均布6個47mm 寬通槽，槽與軸徑所成角度為15°，與剪刃的工作傾斜角度相吻合，每個通槽內設計有4個固定剪刃用螺紋孔，在基體的一端設計出一個φ50×60的圓柱部分，用于在外磨磨削加工時裝夾胎具。

圖4 基體

為了使剪刃能夠定位牢固、準確，特設計了如圖5 所示結構的壓板，此壓板的長度與基體剪刃長度一致，為140mm，與軸徑所成角度也設計成15°，這樣可以更好地與所磨剪刃外形相配合。壓板的寬度設計成39mm，小于剪刃厚度45mm，以避免在磨削時砂輪先接觸到壓板。在壓板與基體通槽相對應的位置設計有螺栓把合孔，從而起到壓緊剪刃、防止剪刃在磨削時發生移動的作用。為了夾緊剪刃和調整剪刃在磨削時的相對位置，使其在磨削后外形尺寸一致，在胎具基體的通槽內底部和側面設計并放置如圖6 所示的調整墊板。

圖5 壓板

圖6 調整墊板一、二

5 剪刃胎具加工

剪刃磨削用胎具的加工主要是胎具基體部分的加工，基體加工能否達到設計要求是剪刃磨削成敗的關鍵，基體上6個放置剪刃用斜槽的加工至關重要，加工后必須確保各斜槽在軸上分布均勻且深度相同，從而保證裝夾磨削后各剪刃的尺寸一致，測量結果準確。其工藝流程如下：（1）按圖設計尺寸車好外圓及各端面，兩端打頂尖孔；（2）劃斜槽外形參考線、軸中心線；（3）用分度盤銑削加工各斜槽至圖設計尺寸精度；（4）劃各斜槽內把合螺紋孔線；（5）鉆孔各把合螺紋底孔并套絲。

6 胎具工作原理

在剪刃進行磨削前，將待磨削剪刃放入胎具各斜槽中，利用調整墊板對剪刃進行相對位置的調整后，裝入壓板，用螺栓、墊圈初步固定，以此類推進行其余剪刃的裝夾。6個剪刃都裝夾完畢后，再一次進行各剪刃間相對位置的調整，確保剪刃磨削后外形尺寸相同。調整結束后，緊固各螺栓，將胎具裝夾在外磨機床上，便可進行剪刃的R85.41的圓弧面的正常外磨精加工。

7 結語

碎邊機剪刃實現圓弧面的磨削精加工，其胎具起著關鍵性的作用，合理的胎具設計為工件實現加工做好了鋪墊。由此可見，在機械加工業，胎夾具設計的成敗與加工密不可分。此次胎夾具的設計成功，為我們今后的工作積累了經驗，也可供同行借鑒。