一種薄壁筒體內(nèi)孔車刀的設(shè)計(jì)與制造

郭俊 王新 武艷慧

摘 要：某型號旋壓毛坯是一薄壁筒體，壁厚較薄、長度較長，內(nèi)孔精度要求高，內(nèi)表面不允許接刀加工，表面質(zhì)量要求較高。該薄壁筒體內(nèi)表面車削過程易產(chǎn)生振動和變形，難以保證尺寸、形位和表面質(zhì)量精度要求，為解決這一難題，設(shè)計(jì)制造了一種薄壁筒體內(nèi)孔車刀，實(shí)際應(yīng)用效果良好。

關(guān)鍵詞：薄壁筒體;設(shè)計(jì)制造;內(nèi)孔車刀

中圖分類號：TG712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 薄壁筒體工藝性分析

1.1 技術(shù)性分析

“旋壓毛坯”材料為D406A超高強(qiáng)度鋼，長530 mm，外表面圓度不大于0.15 mm，直線度不大于φ0.10 mm，內(nèi)孔尺寸φ199±0.05 mm，表面粗糙度3.2 μm，壁厚10±0.03 mm，內(nèi)孔不允許接刀車削。零件圖紙見圖1，三維造型圖見圖2。

1.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析

該零件屬薄壁筒體，裝夾易變形，在進(jìn)行內(nèi)孔車削時，需使用全包容專用軟爪進(jìn)行裝夾。內(nèi)孔長度較長，精度要求高，車削加工時，需設(shè)計(jì)制作專用內(nèi)孔車刀，并選擇合理的切削三要素。

2 內(nèi)孔車刀的設(shè)計(jì)與制作

2.1 內(nèi)孔車刀

內(nèi)孔車刀是在車床上進(jìn)行內(nèi)表面車削加工時所使用的刀具，一般由刀頭和刀桿兩部分組成，有分體式和可調(diào)組合式內(nèi)孔車刀。孔加工的關(guān)鍵技術(shù)是解決內(nèi)孔車刀的剛度和排屑問題。普通內(nèi)孔車刀可加工孔長較短，且刀桿剛性差，振動大，車削后內(nèi)表面容易產(chǎn)生波紋，內(nèi)孔尺寸精度和表面質(zhì)量差。低速精車內(nèi)孔后，內(nèi)孔表面質(zhì)量有一定改善，但內(nèi)孔易產(chǎn)生一定錐度，影響工件形位精度要求。中速切削后，會產(chǎn)生積屑瘤，內(nèi)孔表面質(zhì)量降低。對特殊零件內(nèi)孔的加工，需進(jìn)行內(nèi)孔車刀的設(shè)計(jì)制作。

2.2 內(nèi)孔車刀設(shè)計(jì)思路

該“旋壓毛坯”長度530 mm，內(nèi)孔最終尺寸為φ199±

0.05 mm，不允許接刀車削。這就需要合理設(shè)計(jì)刀桿長度尺寸及直徑。刀桿長度要大于850 mm，長桿直徑最大φ100 mm，為增加剛性，長桿中間部分設(shè)計(jì)成有一定錐度的圓錐狀，刀桿頭部設(shè)計(jì)可裝夾外圓車刀結(jié)構(gòu)，尾部設(shè)計(jì)成長方體，使用時將刀桿緊固在機(jī)床刀架上，然后將普通或機(jī)夾車刀刀柄緊固在刀桿頭部，由于刀桿長，重量重，需要注意的是，在使用時，刀桿尾部要加40 kg左右的配重。

2.3 材料選擇

刀柄選擇45號鋼，并進(jìn)行淬火處理，HRC32～38。

2.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

刀桿總長為930 mm，為加強(qiáng)刀桿強(qiáng)度，刀桿整體設(shè)計(jì)成2°錐柄。刀桿尾端設(shè)計(jì)成70 mm×70 mm見方，長300 mm的長方體形狀，并設(shè)計(jì)60 kg左右的配重。刀柄頭部設(shè)計(jì)有31 mm×31 mm通槽，用于放置普通或機(jī)夾車刀刀柄，通槽上部設(shè)計(jì)有兩個M12的螺紋孔，用于緊固螺栓擰緊。三維造型圖見見圖3，零件圖見圖4。

2.5 刀桿機(jī)械加工工藝路線

刀桿的機(jī)械加工工藝路線為：1料—2熱（HRC32～38）—3鉗（在端面劃、鉆中心孔）—4車（一夾一頂，車端面、外圓、外錐）—5車（調(diào)頭，架中心架，車端面，車外圓）—6鉗（劃銑方外型線、刀桿頭部外型線）—7銑（銑方）—8線切割（割刀桿頭部外型）—9鉗（鉆、擴(kuò)、攻2×M12螺紋孔）—10焊（焊接配重）—總檢—入庫。

2.6 車刀的選擇

車刀選擇普通硬質(zhì)合金或機(jī)夾式外圓車刀，使用時將刀柄用兩螺母緊固于刀桿頭部。

2.7 車刀角度的選擇

為減小筒體變形，應(yīng)盡量減小車削徑向力，所以車刀主偏角選擇92°～93°，副偏角選擇8°～9°，前角選擇5°，為減小刀具與工件間的摩擦，主后角選擇8°～9°，副后角選擇15°，為使切屑排向工件待加工表面，刃傾角選擇3°。

3 結(jié)論

經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，使用本薄壁筒體內(nèi)孔車刀成功完成了“旋壓毛坯”內(nèi)孔的車削加工，且效果良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳向云.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].電子工業(yè)出版社，2013.

[2]楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.