高效精巧去毛刺倒角鉆锪孔切削工具

尚亞國際貿(mào)易公司 (上海 230106) 章宗城

不同零件有多種多樣的表面，除主要的工作表面外，還有許多次要的表面，如表面和孔口的倒角面、零件互相聯(lián)接的螺釘孔及其兩端面以及蔭蔽螺釘頭和螺母的埋頭孔等。雖精度要求不高，但也需逐一加工，不可缺少。一臺機器這類表面加在一起，總加工量是非常大的。如留有毛刺尖角，機器運轉(zhuǎn)中可是產(chǎn)生應(yīng)力集中和疲勞裂紋的根源。毛刺脫落掉到零件工作和支承表面，會直接影響機器工作性能。毛刺存在會影響下面工序的定位。除去毛刺做出倒角有利于配合零件間的裝配。孔口端面與孔中心應(yīng)垂直，否則螺釘或其他配合件鎖緊后會對自身和被聯(lián)接件造成附加彎曲載荷，也影響機器的工作性能和使用壽命。

通孔進出口兩端的毛刺、倒角、端平面和埋頭孔等的加工，一般必須翻轉(zhuǎn)零件，多次定位安裝才能完成;有些不對稱和特別形狀的零件，翻轉(zhuǎn)后沒有可靠的工藝定位基面，還必須重新設(shè)計制造特殊專用夾具。特別是大零件翻轉(zhuǎn)再定位很費工費時，這些均使整個機器的生產(chǎn)效率下降，為加工這些表面而不得不增加成本。

基于關(guān)注這些量大而平凡又繁瑣的問題，1961年好優(yōu)利 (HEULE)公司在瑞士成立，即大力研究開發(fā)能在一個工序、一次安裝、一次往復(fù)走刀中，高質(zhì)量高效地完成通孔進出口兩端去毛刺、倒角、锪出兩端平面、埋頭孔，甚至包括鉆孔等復(fù)合工步的專用刀具和加工方法。其獨特的創(chuàng)意及所開發(fā)的精巧、簡易且可靠的刀具和工藝引起全球制造業(yè)的重視，目前分銷商已遍布各地，并在美國和中國等處設(shè)立了分公司。當(dāng)前HEULE公司主要有4大類產(chǎn)品。

(1)COFA通用型去毛刺刀具。能在一個工序、一次安裝、一次往復(fù)走刀中，快速地去除平面或非平面孔口正反向毛刺。它用在手工或自動化的批量生產(chǎn)中。圖1所示是其可加工表面和刀具結(jié)構(gòu)及工作示意圖。特殊形狀刀片裝在固定于刀體的銷軸上，刀片受到彈簧片的控制。刀具工作進給開始切除孔口正向毛刺后，同時承受孔壁阻力，使刀片繞銷軸回轉(zhuǎn)，彈簧片被迫向里彎曲，刀尖轉(zhuǎn)出圓弧軌跡。除去毛刺之后，刀片完全進入孔中，啟動快速進給，刀具快速穿出孔外，并在彈簧恢復(fù)力作用下，再向外伸出至適當(dāng)位置，向后快進工進以刀片另一側(cè)刀刃加工反側(cè)毛刺，加工后，刀片回轉(zhuǎn)進入刀體，再快退返回至原位置，完成加工。COFA與同類其他產(chǎn)品相比，能非常容易地在不平整孔口和交叉孔口去除毛刺。迄今尚無其他產(chǎn)品可相媲美。由于不同被加工材料的機械性能不同，具體使用時，應(yīng)選擇不同彈簧特性指標的彈簧片、不同的刀片材料和涂層種類。不同直徑的COFA刀具結(jié)構(gòu)形狀有所不同。

圖1 COFA刀具可加工表面和刀具結(jié)構(gòu)及工作示意圖

(2)SNAP型刀具，是方便實用的單刃高效經(jīng)濟型正反面倒角加工刀具。刀片可以快速更換，適用于自動化批量生產(chǎn)和任何環(huán)境。圖2所示為其刀具及加工示意圖。在彈簧壓力作用下，控制銷緊靠在刀片背部特殊的斜槽中，能使刀片順暢伸出，進行倒角加工，加工后在側(cè)壁壓力作用和刀片相應(yīng)形狀配合下可順暢退回。依靠刀片頂端流暢的圓弧表面設(shè)計，刀片通過孔時，不會對孔造成傷害。在加工好正面倒角后，再加工反向倒角時，無需停止主軸改變其轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)速。

SNAP有3種牌號的刀片結(jié)構(gòu)形狀，它們均有多種材料和涂層，可根據(jù)不同被加工材料、孔徑和精度要求進行選擇，刀片的具體尺寸一般由倒角大小來確定。刀桿則可據(jù)孔徑大小選，為適應(yīng)不同孔徑或螺孔，有多種SNAP型號的刀桿可供選擇。SNAP型刀具加工范圍為φ2～φ35 mm，倒角寬度為0.2～1.5 mm。

圖2 SNAP刀具及可加工表面示意圖

GH－S型和DEFA型都是可調(diào)式雙刃倒角加工刀具，它們的刀片材料和涂層據(jù)被加工材料來選擇。一般倒角加工可由SNAP擔(dān)當(dāng)，但GH－S具有剛性高的聯(lián)動系統(tǒng)，更適于加工不完整孔、交叉孔和較高精度的孔口倒角。加工后其兩刀片在精確聯(lián)動系統(tǒng)通過控制銷作用，同時使之收縮進入刀體，穿過孔時不劃傷孔壁。DEFA刀具的功能、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用近于GH－S，剛性也高，可用在產(chǎn)生較大毛刺的難加工材料上，如航空工業(yè)用鈦合金、鎳基耐熱合金等以及要求較高的孔口倒角加工中。GH－S型的刀具圖和加工示意圖如圖3所示。GH－S型加工直徑范圍是φ4～φ100 mm，倒角寬度為0.1～2 mm。DEFA型加工直徑范圍是φ4～φ45 mm，倒角寬度是0.1～2 mm。

圖3 GH－S刀具及可加工表面示意圖

(3)VEX－S型、VEX－P型鉆孔倒角復(fù)合刀具。用這類刀具可以在一個工序、一次安裝、一次往復(fù)走刀中完成鉆孔、孔口單面或雙面倒角的復(fù)合工步，經(jīng)濟實用，效率極高。鉆孔用的鉆頭有兩種即麻花鉆型和扁鉆型。VEX型優(yōu)點為易定心，具有凸的主切削刃和凹而大的排屑槽，加工中多生成易排出的短切屑。兩種鉆頭可以方便更換，均有內(nèi)供冷卻液。倒角加工是利用前述可靠緊湊的SNAP系統(tǒng)。VEX－P型刀具前裝的是整體的麻花鉆。圖4顯示VEX－S型夾持的鉆頭是扁鉆，它采用獨特的三明治方式以螺釘緊固。VEX－S可鉆孔徑為 φ5～φ11.5 mm，VEX－P則為φ11～φ16 mm。

圖4 VEX－P刀具圖及可加工表面示意圖

(4)SOLO(單刃)和GH－Z/E(雙刃)、BSF(單刃)刀具用于高效锪孔口正反面或只锪反面的埋頭孔。SOLO型可用在加工中心、多軸機床等多種設(shè)備上。可加工材料范圍廣，也可加工斷續(xù)表面上埋頭孔，加工孔徑d為6～25 mm，埋頭孔直徑為2d－1。其動作原理是裝在機床主軸上的刀桿在刀具未回轉(zhuǎn)時，離心重塊在中心，精巧的聯(lián)動機構(gòu)使刀刃內(nèi)藏在刀桿中，軸轉(zhuǎn)動，重塊向外移動到一定位置，聯(lián)動機構(gòu)帶動驅(qū)動桿傳動刀片徑向伸出進行加工。軸停轉(zhuǎn)，在彈簧力作用下，可把重塊返回，使刀片退出返回。整個過程操作方便，加工質(zhì)量可靠。圖5所示為SOLO型刀具圖和加工示意圖。

圖5 SOLO刀具及其可加工表面示意圖

GH－Z/E型剛性好，能穩(wěn)定精確地加工螺孔背面及難加工材料的沉孔和進行大零件背面的反擴。針對不同被加工材料，可分別選用不同的刀片，刀具的內(nèi)冷結(jié)構(gòu)使冷卻液直接作用于刀尖。在CNC加工設(shè)備上，刀具內(nèi)的傳動機構(gòu)保證主軸逆時針轉(zhuǎn)動時，刀片縮回內(nèi)藏，順時針轉(zhuǎn)時，刀片伸出進行加工。據(jù)需要是锪單面，還是雙面沉孔，確定后可在程序制定中決定主軸往返進給路徑和正反轉(zhuǎn)的路程和時間。GH－Z/E刀具可在預(yù)加工孔徑d為20～80 mm的范圍內(nèi)，加工埋頭孔直徑為2d－1。其刀具圖和加工示意圖如圖6所示。

圖6 GH－E/Z锪沉孔刀具及加工示意圖

除以上標準產(chǎn)品外，好優(yōu)利公司考慮到不同行業(yè)零件結(jié)構(gòu)形狀不同，材料和加工設(shè)備不同，機械加工工藝規(guī)程和要求都有不同，可以分別為各行業(yè)靈活地提供特制刀具，以使這些專用刀具在不同領(lǐng)域發(fā)揮最大效果。