倒角對刀工藝的探索

盧威，陳娜

（張家界航空職業技術學院，湖南 張家界 427000）

0 引 言

倒角是金屬零件機械加工中必不可少的特征之一，但在機械加工中常常被人們所忽視，在眾多的質量問題中，由于零件倒角尺寸不合格而導致的質量問題隨處可見，不僅造成了巨大的人力成本和經濟成本的損失，也使產品質量存在瑕疵和安全隱患。在傳統加工中，倒角僅僅是為了去除毛刺，去除銳角邊和引導等作用而存在，但在一些高溫高壓旋轉零部件中，零件上的應力孔、裝配孔等處均存在倒角，這些倒角除了起到傳統加工中的作用外，其質量的優劣對于零件的裝配精度，解決應力孔的應力集中問題，甚至零部件的使用壽命等都起到至關重要的作用，因此，對于零件的倒角要引起足夠的重視。

1 問題及解決方案

1．1 一般圓孔倒角

長期以來，在加工倒角的過程中，最關鍵步驟就是對刀，一般情況下都會采用試切的方法來進行對刀，就是將刀具長度或半徑偏置出某個合理的補償值，進行試加工，待去除部分材料后，通過打樣膏或指摸規測量，再根據測量結果來調整刀具的補償值，最終達到合格的倒角尺寸要求。試切法是實際加工中運用最多的對刀方法，直觀易懂，能有效地控制材料的去除情況，但在生產過程中，該方法仍存在下述弊端：

1）效率低。試切法對刀的過程，是一個反復試切、反復測量、反復修改刀具補償值的過程，該過程時間的長短取決于操作者技術水平的高低和經驗積累的豐富與否，在對刀過程中，不可避免地會造成大量的機床停歇時間，操作者也會因為過多的輔助工作而感到疲憊。

2）測量的不準確性。在對刀過程中進行測量，指摸規方便快捷，但無法得到準確的真實值，難以為刀具補償值的調整提供可靠的數據信息，若采用打樣膏的方式進行測量，則會在切樣膏、觀察樣膏的過程中產生多次誤差，測量不準確。

3）材料去除的不均性。在加工中，我們經常會遇到此類情況，在剛開始的試切中，將刀具補償調整0．20 mm，材料去除了0.20 mm，然而在接近理想尺寸相差0．20 mm時，將刀具補償值調整0．20 mm，再進行加工后發現，材料并沒有按照我們的預設值被去除掉，總是偏多或偏少。

4）某些情況下不能實施試切法。在有些零件中，精孔要求的目的是避免因加工時晶格已經變化的熱影響層深入零件本體材質中，從而改變零件局部材料的不均勻性，導致產生力學性能差異，造成材料在微觀上的局部應力集中，影響零件使用壽命，因此必須嚴格控制加工的切削余量。對于具有精孔要求的孔口倒角而言，若經過多次試切，熱影響層便會隨試切過程逐層深入零件材料內部。再者，因為刀具反復切削前一次切削中形成的硬化層，會產生大量的切削熱，使熱影響層變厚，會對零件微觀質量造成不易覺察的惡劣影響。

1.2 基于試切原理的對刀法

圖1

為彌補試切法在運用中的以上缺陷，在生產加工中逐漸摸索出一套基于試切原理的對刀方法，其思路在于：在刀具切削到零件材料的瞬間，利用孔口存在的毛刺精確校準刀具補償值，然后一次性完成倒角的加工。在實際加工中，倒角前的孔口必然存在毛刺，該毛刺便是我們對刀的依據，以圖l 倒角為例，具體操作步驟如下：

1）將零件上表面設置為加工坐標系Z 向零點；2）在對刀儀上，倒角刀以底孔實際直徑尺寸進行對刀，并輸入機床對應位置處；3）根據圖1 中所示正面倒角尺寸，在刀具磨耗欄中輸入補償值+0.75 mm(倒角最大值)，進行切削；4）以手指觸摸的方式檢查孔口毛刺的去除情況，若毛刺沒有被剛好完全去除，則將刀具磨耗欄中的+0.75 mm按以-0.02 為公差值的等差數列方式逐次進行試切，直到孔口毛刺被剛好完全去除為止。刀具在步驟3）中不會接觸到零件表面材料；5）當孔口毛刺剛好被完全去除時，在此時的刀具磨耗值基礎上，將磨耗值調整-0.60 mm（倒角尺寸中值），進行加工。

對于左端面0.75±0.15 的倒角，與右端面0.60±0．25的過程相似，區別在于，步驟3）中在磨耗欄輸入的補償值為-1.00 mm（角最大值+壁厚上公差；因為反向倒角刀具避讓時與正面避讓剛好相反，故為負號），同理步驟4）中的等差數列公差值為+0.02 mm。

經以上方式進行的倒角，尺寸將為0.60±0.0l、0.75±0.01，誤差在0.02 mm 范圍內，其誤差的實際大小取決于步驟4）中的等差數列公差值的大小，因此，可以適當調整等差數列公差值的大小來控制倒角的尺寸誤差，易于掌控，提高了對刀的可靠性；以手指觸摸的方式檢查孔口毛刺，大大節省了機床停歇時間，避免了查看樣膏和等待時間，提高了生產效率；同時，該方式是在材料去除前校準刀具補償值后一次加工成形，因此，克服了材料去除不均的缺陷，也解決了精孔位置不能實施試切的難題。

1.3 異形孔倒角

圓孔的倒角，我們通常使用成型刀以直上直下的方式進行，對于直徑過大的圓孔，現場生產中因倒角刀過大而無法制造或因成本過高而不能使用成型的倒角刀時，采用較小的倒角刀通過圓弧插補的方式進行加工，然而，在由不連續圓弧構成的異型孔孔口倒角時，除必須進行輪廓仿形插補外，倒角刀對刀位置的選擇也是現場加工的一個難題。

以圖2 所示的異型孔為例，該異形孔由4 段小圓弧和4 條直線構成，2 段R6.25 和2 段R9.65。由于受到孔輪廓形狀的限制，無法使用成型倒角刀垂直上下進行加工倒角，然而因為異型孔自身有0.125 的輪廓度要求，在仿形過程中，又因為刀具的對刀位置選擇不當，因此造成了孔口倒角不均勻的現象，如圖2 中虛線圈內標識所示，R6.25 和R9.65 的兩圓弧處倒角大于其他區域。

圖2

造成該現象的原因是：倒角刀的對刀位置半徑大于R6.25 和R9.65 圓弧處的實際半徑，過大的刀具在較小的空間進行加工時，必然會造成過切，所以要避免過切，使整個輪廓的倒角均勻，刀具的半徑必須小于零件圓弧半徑，從理論上看，刀具半徑也是越小越好。

較小的刀具在較大的空間中進行加工，有足夠的空間避讓，因此過切現象便可消除。然而，如果刀具太小，又會因為其他原因的影響而導致倒角表面質量降低。其原因是：一是半徑過小的對刀位置，其切削線速度過低，切削時部分材料是通過推擠而非切削形成倒角面；二是容屑空間過小，導致切屑排出不暢，從而影響零件表面質量。經過反復試驗和摸索發現，當對刀半徑為圓弧半徑的60%～70%時，加工效果良好，既能使異型孔輪廓倒角一致，又能滿足零件表面的質量要求，所以在加工時，應盡可能滿足上述條件。

2 結 語

通過反復試驗和摸索，在長期的生產實踐中逐漸總結出一些解決倒角對刀的方法和捷徑。在實際的現場生產過程中，倒角問題常常總是會被忽略，然而這些看似細小的問題，卻往往成為影響零件整體質量的關鍵。所以關注和解決倒角中存在的問題，是避免零件因為這類細小的瑕疵而產生質量問題或報廢的一項重要工作。

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