扇形齒板外圓加工中的組合車刀設計及應用

陳雪峰，陳禮順，何 鵬

（江蘇大學基礎工程訓練中心，江蘇鎮江212013）

扇形齒板外圓加工中的組合車刀設計及應用

陳雪峰，陳禮順，何 鵬

（江蘇大學基礎工程訓練中心，江蘇鎮江212013）

針對在普通車床上加工扇形齒板外圓，采用多把單刃車刀切削效率比較低下的狀況，通過改變原來加工工藝，設計制造一種組合車刀，既提高了加工精度，又大幅度提高了生產效率，降低了工人的勞動強度，技改效果良好，具有較好的經濟性和實用性。

扇形齒板；外圓加工；組合車刀；工藝方法；使用效果

135系列柴油機屬中功率、四沖程、直噴、水冷式高速柴油機，缸徑135mm（如圖1所示），產品以其良好的動力、經濟性能，具有維護簡單、使用方便、配件互換通用性好、價格低等諸多優點，廣泛應用于船舶主機和輔機、陸用發電機組、工程機械及載重汽車等。

圖1 135調速器部件

扇形齒板（如圖2所示）為柴油機噴油泵調速器內手柄部件上的一個零件，該零件材質為ZG310-570，毛坯經熱處理硬度達HRC26～36，上有一R13.75的圓弧槽經滾齒加工后與調節輪配合，通過調節扇形齒板的位置以實現調速功能。扇形齒板上R13.75圓弧的加工精度將直接影響柴油機調速的平穩性、尾氣的排放標準及其總體質量水平。

圖2 扇形齒板零件簡圖

該零件圓弧槽及兩端倒角的原先車削加工方法為：在車床四方刀架上安裝3把車刀，一把90°外圓車刀，一把圓弧R13.75成型刀和一把45°車刀（利用其兩個刀刃切削）；利用芯軸安裝定位零件，徑向定位基準為R32.5圓弧，每次裝夾二片；加工過程為：先用外圓車刀將外徑準102.5加工至尺寸；然后旋轉刀架至圓弧R13.75成型刀，加工圓弧槽；最后旋轉刀架至45°車刀，利用其兩個刀刃分別加工兩個端面的0.5×45°的倒角。該方法能夠解決零件加工問題，但是存在頻繁換刀等問題，加工的輔助時間較多，且勞動強度較大。為解決先前加工方法帶來的諸多不便，設計制造了一種組合車刀，配以專用的夾具，很好地解決了現有問題，生產效率大幅度提高，效果良好，具有較好的經濟性。

2 加工工藝設計

2.1 夾具設計

設計思路為采用芯軸定位夾緊零件，兩只扇形齒板一起加工，以扇形齒板R32.5圓弧及扇形齒板一側端面進作為徑向和軸向定位基準面，夾具示意圖如圖3所示。定位時，芯軸準65臺階面限制了2個自由度，芯軸大端面限制了3個自由度，一個菱形定位銷限制了一片扇形齒板的1個自由度，一共限制了6個自由度，屬于完全定位；利用開口墊片和并緊螺帽對扇形齒板進行夾緊[1－4]。

圖3 扇形齒板車夾具示意圖

2.2 組合車刀設計

組合車刀需實現R13.75圓弧槽及2處0.5×45°倒角的加工，根據此要求對刀具結構進行設計，如圖4所示。刀具采用焊接式，刀片型號推薦使用硬質合金焊接刀片型號選擇A315；材料為硬質合金牌號選用YT15；刀桿材料選用45#鋼，調質處理HB250 ~300.利用該組合車刀，橫向進刀，一次完成R13.75圓弧槽及2處0.5×45°倒角的加工。因零件材料硬度最高可達HRC36，接近于淬火鋼，且為斷續車削。因此為保證切削出圓弧的準確性和刀具的耐用度，刀具前角γ0=0°，圓弧切削部分的后角α0=10°[2-3].

圖4 組合車刀結構圖

2.3 切削用量選擇

該產品選用CA6140車床車削，由于工件硬度較高且為斷續車削，根據硬質合金的切削速度，V =100 m/s=πDn／1000，這樣主軸轉速選擇410 r/min，進給量f=0.15 mm/r，背吃刀量ap粗加工2 mm，精加工0.4 mm.

2.4 加工工藝

零件裝夾如圖3所示，加工過程為：先用90°外圓車刀將外徑φ102.5加工至尺寸，然后用組合車刀完成圓弧槽及2-0.5×45°倒角的加工[5]。

3 結束語

經過多批次零件統計，采用該組合車刀進行圓弧槽及兩側倒角車削，操作簡便，降低了加工誤差，減輕了操作人員的勞動強度，生產效率提高50%以上，提高了產量和產品質量，降低了生產成本。在今后的工作中，觸類旁通，積極開動腦筋，通過采用先進制造技術進行各種工藝革新，使實踐教學人員從事科研加工生產的道路越走越輕松。

[1]王茂元.機械制造技術基礎[M].北京：機械工業出版社，2007.

[2]張龍泉.淺談組合刀具及其應用[J].科技資訊，2007（19）：233-234.

[3]譚劍峰.組合刀具的設計及使用[J].機電工程技術，2002（S1）：62-63.

[4]徐仁發.機床夾具設計[M].重慶：重慶大學出版社，1993.

[5]馮冠大.典型零件加工工藝[M].北京：機械工業出版社，1986.

Design and Application on the Combined Cutting Tool in Machining Toothed Quadrants

CHEN Xue-feng，CHEN Li-shun，HE Peng
（Basic Engineering Training Center，Jiangsu University，Zhenjiang Jiangsu 212013，China）

Aiming at themachining on the lathe quadrant outside the circle，the cutting efficiency of single point cutting tools are relatively low，by changing the original processing technology，design and manufacture of a combination of tools，not only improves themachining precision，and greatly improves the production efficiency，reduce the labor intensity of the workers，technical effect is good，with good economic and practical.

toothed quadrants；cylindrical lathe cutting；combined cutting tool；processmethod；effect

TH162

B

1672-545X（2017）04-0132-02

2017-01-15

陳雪峰，（1966-），男，大專，江蘇鎮江人，技師，主要從事普通車削及數控車削加工實訓教學工作。