經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床車刀安裝輔助工具的研發(fā)

馮劍藝

（茂名技師學(xué)院，廣東茂名 525011）

0 前言

在手動把車刀安裝在數(shù)控車床的回轉(zhuǎn)刀架上時，常用的安裝車刀方法是需要用量具量出中心的高度來定位車刀刀尖的安裝高度，或把車刀放在刀架底座對準(zhǔn)高度刻線，放上墊片定出刀尖高度位置，再移動車刀裝夾在刀架上，這難免造成夾緊車刀由于墊片的間隙造成的高度誤差。除了定位車刀刀尖高度外，還需要通過一些方法來確定車刀刀尖的位置，如切斷刀切削刀刃要與回轉(zhuǎn)中心軸線平行，螺蚊車刀刀尖角度法線要與中心軸線垂直等，這種常用的安裝方法需要二個或以上的工序才能完成安裝，造成了安裝操作繁瑣，耗時長，且難達(dá)到車刀刀尖安裝的要求。

如果車刀刀尖安裝不符合要求會出現(xiàn)什么情況?當(dāng)車刀刀尖高于卡盤的的回轉(zhuǎn)中心處，會使車刀的實際后角減小，車刀后面與工件之間的摩擦增大，而當(dāng)車刀刀尖低于卡盤的回轉(zhuǎn)中心處，會使車刀的實際前角減小，切削阻力增大。無論車刀刀尖是高于還是低于回轉(zhuǎn)中心，在車削端面至中心時會在工件上留有凸臺或造成刀尖崩碎。當(dāng)車槽刀裝夾主切削刃的法線不垂直于工件軸線，車出的槽壁可能不平直，影響車槽的質(zhì)量。當(dāng)螺紋車刀刀尖半角的對稱中心線與回轉(zhuǎn)中心軸線不垂直，把刀裝歪，使車出螺紋兩牙型半角不相等，產(chǎn)生歪斜牙型[1]。

基于以上車刀安裝過程出現(xiàn)的問題，研發(fā)一種車刀安裝輔助工具，一方面能夠使安裝車刀的操作簡單，節(jié)省安裝的時間；另一方面能夠使安裝的車刀刀尖位置定位更精確，從而能夠在實際的應(yīng)用中節(jié)省人為的操作時間以提高加工效率。

1 車刀安裝輔助工具的結(jié)構(gòu)設(shè)計

車刀安裝輔助工具的結(jié)構(gòu)設(shè)計是以數(shù)控車床加工常用車刀為依據(jù)，結(jié)合車刀的幾何信息，并通過底座配合回轉(zhuǎn)刀架前拖板使用為思路[2]，通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計來解決安裝繁鎖、耗時長的問題。車刀安裝輔助工具設(shè)計簡單，結(jié)構(gòu)輕巧，易于制造，推廣性強。（見圖1）

圖1 車刀安裝輔助工具的結(jié)構(gòu)圖

2 車刀安裝輔助工具的工作原理

車刀安裝輔助工具的工作原理是將卡盤的回轉(zhuǎn)中心點平移到當(dāng)前安裝車刀的位置。在數(shù)控車床上使用工具時，把工具安裝在回轉(zhuǎn)刀架前拖板上，并通過手動調(diào)整對刀樣板的中心高度以及位置（中心高可以根據(jù)不同的數(shù)控車床使用調(diào)整，對刀樣板的位置調(diào)節(jié)主要通過與卡盤面與樣板邊接觸從而擺正樣板的位置），將車刀放在刀架上，移動對刀樣板，車刀刀尖對準(zhǔn)樣板上相應(yīng)的型號，放上墊片，擺正車刀位置，夾緊[3]。（見圖2）

3 車刀安裝輔助工具的特點

從車刀安裝工具的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖及工作原理可知，工具在總體上結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強，定位車刀刀尖高度與確定刀尖的位置同時進(jìn)行，比常用的車刀安裝方法簡便可靠。經(jīng)過在數(shù)控車床上的操作應(yīng)用，其特點總結(jié)如下：

（1）車刀安裝輔助工具易于制造，整體輕巧，攜帶方便，適宜推廣；

圖2 車刀安裝輔助工具的工作原理

（2）從設(shè)計圖紙上來看，車刀安裝輔助工具使用操作簡單，通用強，能在不同型號的數(shù)控車床上使用；

（3）車刀安裝輔助工具的可調(diào)性高，可以隨時調(diào)節(jié)中心高，調(diào)節(jié)對刀樣板的平面度及擺正位置，可靠性強；

（4）車刀安裝輔助工具既能準(zhǔn)確定位車刀刀尖的高度，同時又能擺正車刀的位置，將手動安裝車刀的工序簡化，節(jié)省了安裝車刀的時間；

（5）使用車刀安裝輔助工具安裝車刀時，不需要移動刀架就能完成幾把刀的安裝，大大簡化了繁鎖的操作；

（6）車刀安裝輔助工具使用時可以輔助安裝外圓、內(nèi)孔車刀，外圓、內(nèi)孔切槽刀，內(nèi)外螺紋車刀、左右端面刀、梯形車刀等，一次性可以輔助安裝完成數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的四把車刀，可操作性強；

（7）車刀安裝輔助工具還可以配合其他對刀樣板使用，彌補工具在設(shè)計上的不足，靈活性強；

（8）車刀安裝輔助工具不但可以在數(shù)控車床上使用，還可以在普通車床上使用。

表1 安裝外圓刀測試時間表

4 車刀安裝輔助工具的測試

通過對比常用安裝車刀方法與使用工具的安裝車刀方法來進(jìn)行測試，在數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架上分別安裝四把外圓刀與三把內(nèi)孔刀進(jìn)行二次測試，在同時滿足車刀刀尖的高度要求與車刀刀尖的位置要求情況下，測試每種方法完成安裝的時間。兩種方法由同一有經(jīng)驗的數(shù)控車床操作工進(jìn)行操作。具體測試情況見表1。

從表1測試得出的數(shù)據(jù)可知，使用工具安裝外圓車刀時間比常用安裝車刀方法時間要縮短62秒，安裝車刀的效率提高了約50%，節(jié)省了安裝車刀的時間，減少了數(shù)控車床加工的人為操作時間，為數(shù)控加工節(jié)省了一定的時間。

從表3測試得出的數(shù)據(jù)可知，使用工具安裝內(nèi)孔刀時間比常用安裝車刀方法時間要縮短51秒，安裝車刀的效率提高了約52%，同樣節(jié)省了安裝車刀的時間，減少了人為操作時間。

經(jīng)過測試，使用工具進(jìn)行安裝車刀比常用的方法安裝車刀的效率總體要提高50%左右，對提高生產(chǎn)加工的效率起到一定的作用。特別是應(yīng)用在加工一些批量、復(fù)雜的小型零件，生產(chǎn)加工零件的時間短，但需要用到多把內(nèi)、外車刀，換刀與安裝車刀的時間占生產(chǎn)加工時間的比例大，更能體現(xiàn)出工具對提高生產(chǎn)加工效率的作用。

表2 安裝內(nèi)孔刀測試時間表

5 車刀安裝輔助工具的應(yīng)用

圖3 使用工具安裝外圓車刀時的情景圖

圖4 使用工具安裝內(nèi)孔車刀時的情景圖

車刀安裝輔助工具在實際應(yīng)用中效果顯著，已經(jīng)在我校數(shù)控車間生產(chǎn)實習(xí)中投入使用。使用工具進(jìn)行安裝車刀，簡便了繁鎖操作，有效減短了手動安裝車刀的操作時間，從而在一定程度上提高了加工效率。在生產(chǎn)實習(xí)加工過程中，工具深受學(xué)生的喜愛，并在我市技校、職校推廣應(yīng)用，并獲得了同行的好評。在時間就是金錢的現(xiàn)代企業(yè)競爭理念中，爭分奪秒是必須爭取的，也是企業(yè)提高效益的根本。工具的使用能夠為生產(chǎn)加工節(jié)省時間，提高效率，體現(xiàn)了它的實用與價值，適宜推廣使用。

［1］聞邦椿.機(jī)械設(shè)計手冊：第1卷［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010

［2］黃繼昌.機(jī)械工人必備手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［3］吳宗澤.簡明機(jī)械零件設(shè)計手冊［M］.北京：中國電力出版社，2010.