特殊加工工藝中的異形刀具

汪邊遠，鄭東華

（1.南京博瑞特科技有限公司，江蘇南京210001;2.南京數控機床有限公司，江蘇南京 211100）

0 前言

在機械加工中，常有同軸階梯孔的工件。一般加工工藝是先加工大口徑孔，再遂工步加工小口徑孔，以便于加工、觀察、調試、測量等。但在一些特殊情況下，如小口徑孔與大口徑孔有同心度要求，而大口徑孔是一結構件孔，必須要先加工小口徑孔而后加工大口徑孔。這對于一般加工手段及刀具是十分困難的。因此采用特殊加工手段和異形刀具，去實現特殊工藝加工的可達性。

1 有特殊要求的工件

以某要求加工零件的示意圖（圖1）為例，工件是在臥式加工中心上加工若干工步，其中二孔有同軸度要求，小口徑孔在前，而后一大口徑孔且為盲孔。為了在一次裝夾和不轉動臺面而一次完成加工工步，采用先加工好小口徑孔而后再加工出大口徑孔，從而保證工件的形狀公差及位置公差。

圖1 加工零件示意圖

2 刀具的設計

2.1 圖1所示二孔，用普通的刀具（圖2）是無法實現的

圖2 普通刀具

此刀具在加工上述工件時，由于二孔孔徑尺寸相差較大，加工后一大口徑孔時，刀具無法通過前一小口徑孔去加工后一大口徑孔，無法達到加工要求。

2.2 形刀具

為了滿足工件的加工要求，必須設計一種能滿足用戶要求的異形刀具，異形刀具在使用過程中，必須做到:

1）刀具在機械制造加工中的可達性;2）刀具的可調整性;3）刀具的抗振性。

以上三點中，最困難的是其中的可達性與抗振性。刀具的可調整性，很容易實現，用帶有可微調的小刀夾來處理即可。其中抗振性尤為重要，必須克服在機械加工中出現的振動，否則會影響到零件的精度與工藝要求。

此客戶的零件是在臥式加工中心上加工，零件的材質為:球墨鑄鐵，D63孔已粗加工過，單邊余量1～2 mm。為提高刀具的剛性，設計成整體式刀柄，并分為粗、精鏜（圖3、圖4）。

因工件加工時θ≥6°前翹角，其結構特點是:能對在機械加工中，產生的振動源有干擾作用，以克服加工中的振動，達到零件的精度與工藝要求。

2）剛度校核:根據電子計算機仿真解析而設計的高剛性+輕的刀頭形狀，可防止撓曲，使振動衰減。后在實用階段得到驗證。

3）刀片選擇:為減小加工中帶來的振動，采用了T形刀片、小的切削刃長度及小的刀尖圓弧，定為——TCGT110204。

4）切削參數:粗鏜刀——切削速度Vc:70（m/min）;進給f:0.10（mm/r）;切削深度ap:2（mm）。

精鏜刀——切削速度Vc:85（m/min）;進給f:0.07（mm/r）;切削深度ap:0.5（mm）。

3 加工步驟

初始進刀前是在機床停止的狀態下，利用計算機的模擬軌跡進行編程，到達要加工的部位時，刀具軸心與工件軸心重合，機床開啟并穩定在設定的切削速度時，開始正常的切削即可。

這種異形刀具能保證加工工藝精度要求及效率，雖然在制造過程上會帶來一定的難度，但在有特殊工藝要求的情況下，也是一種有效解決問題的好方法。得到了客戶的充分肯定，并運用于實際加工中。

4 結語

本文是基于客戶的特殊工藝要求，用非標異形刀具來解決問題的一種方法。在設計過程中充分考慮到機械加工的特點，采用了不同尋常的特殊方式，提高了機械加工中刀具的可達性。對于今后，再出現此類的情形，也是一種可借鑒的方法。

［1］MITSUBISHI 2011－2012總合樣本.

［2］KENNAMETAL孔加工/刀具（產品目錄8070）.

［3］華南工學院、甘肅工業大學主編.金屬切削原理及刀具設計［M］.上海:上海科學技術出版社，1979.