粗鏜孔利器
——鏜刀盤

茅保富

揚州冶金機械有限公司 江蘇揚州 225008

1 序言

一種多刀切削粗鏜內孔的刀具——鏜刀盤，由4～8把機夾鏜孔刀對稱安裝在刀盤的刀槽內，用內六角螺栓擰緊在刀盤上。兩塊帶鋸齒形調節齒的矩形板，分別固定在刀體底面和刀盤上，上下兩塊調節板每錯開一齒，加工直徑就相差1mm。安裝好的所有鏜孔刀切削刃在軸向同一平面上,刃傾角為0°，加工半徑尺寸完全相同，調節半徑可達20mm。該刀盤結構極其簡單，切削平穩，調節方便，制造容易，成本低廉，而且加工效率是單刀加工的10倍以上。

2 單刀切削鏜桿的缺陷

大型鍛件加工去除量都很大，有的甚至超過100 mm，粗加工時間往往要占到總加工時間的70%左右。特別是在鏜床上粗鏜內孔，耗費的工時甚至要占到整個鏜孔時間的80%～90%。鏜床粗鏜孔加工效率低，是由于在鏜孔為單刀切削、切削刃為大刃傾角和刀桿細長等綜合因素疊加下引起了振動[1]。

鏜床所使用的大多數鏜刀桿的刀槽都開在刀桿的中間，使切削刃偏離中心線，如圖1所示。這種刀桿有三個缺陷：一是刀具單邊切削，切削力集中在一邊引起振動；二是刀具刃傾角較大，排屑空間較小，切屑形成時受孔壁擠壓、碰撞引起振動；三是隨著孔徑逐漸變大，刀尖離鏜桿中心越來越遠，刀桿細長，剛性不足，引起振動[2，3]。在這種情況下，只能降低切削速度，減小進刀深度，減少走刀量。在電動機功率相同、鏜桿直徑/長度相同且加工相同工件內孔的條件下，鏜床粗鏜孔的切削速度不到車床的1/2，且進刀深度、走刀量均明顯小于車床。因此，為鏜床提供一種切削無振動、加工效率高的鏜孔刀具是粗鏜孔迫切需要解決的問題。

圖1 切削刃偏離中心線

3 鏜刀盤的特點

受銑刀盤多刀切削的啟發，將多刀切削應用于粗鏜內孔，只須將銑刀盤稍加改進，就可以成為高效切削的鏜刀盤（見圖2）。鏜刀盤包括刀盤、右偏機夾鏜孔刀、鋸齒形調節板、錐柄、內六角緊固螺栓和方形螺母。

刀盤（見圖3）左端面均布加工4個55mm×20mm×6mm開口腰形槽，腰形槽上平面在刀盤中心線上，腰形槽內再加工1個38mm×11mm腰形通孔，刀盤背面加工4個53mm×18×6mm開口腰形槽，此槽及腰形通孔中心線與左端面開口腰形槽中心線在同一平面上。腰形槽上方加工有排屑缺口，刀盤右端與錐柄相連接。

圖2 鏜刀盤

圖3 刀盤

右偏機夾鏜孔刀（見圖4）刀體總長60mm，刀桿為40mm×20mm×20mm矩形體，刀桿前后面中間位置加工2×φ10.5mm通孔，兩孔相距18mm，通孔前端加工2×φ17mm×10mm 沉孔。用2顆M10內六角螺栓穿過刀體通孔、刀盤腰形通孔與刀盤背面開口腰形槽內的M10矩形螺母聯接，將鏜孔刀擰緊在刀盤左端深度為6mm的開口腰形槽內。鏜孔刀與開口腰形槽為小間隙動配合裝配關系。安裝后的鏜孔切削刃傾角為0°，所有鏜孔刀切削刃在軸向同一平面上，加工半徑尺寸相同。

圖4 右偏機夾鏜孔刀

鋸齒形調節板（見圖5）為兩塊5 0 m m×10m m×3m m和50m m×2m m×3m m帶鋸齒形調節齒的矩形板，齒形為直角三角形，尺寸為0.5mm×0.2mm。4組鋸齒形調節板用線切割同時加工，可以保證尺寸完全一致。將調節板分別固定在刀體底面和刀盤左端開口腰形槽旁，確保每組調節板0刻線對齊時，4個刀尖加工半徑完全相同。調節時，上下兩塊調節板每錯開一齒，加工直徑就相差1mm，調節直徑可達40mm。

圖5 鋸齒形調節板

在加工較大直徑內孔時，鏜刀盤可加工成圖6所示的形狀，該刀盤除安裝8把鏜孔刀和刀盤外形尺寸較大外，兩端面開口腰形槽、腰形通孔及鏜孔刀尺寸均與4刀頭鏜刀盤相同。該鏜刀盤用于較大直徑內孔的加工，加工效率是4刀頭鏜孔刀的兩倍。

圖6 加工較大直徑內孔時鏜刀盤

圖7為加工較小直徑內孔時的鏜刀盤，刀盤左端面均布加工4個25mm×16mm×6mm開口腰形槽，腰形槽中心線距刀盤中心線8mm，腰形槽內再加工1個10mm×11mm腰形通孔，刀盤背面加工4個23mm×15mm×6mm的開口腰形槽。刀盤背面與帶錐柄刀桿相連接。該刀盤使用短刀桿右偏機夾鏜孔刀（見圖8）,刀體總長33m m，刀桿為18mm×16mm×20mm的矩形體，刀桿前后面中間位置加工1個φ10.5mm通孔,通孔前端加工1個φ17mm×10mm 沉孔，用M10內六角螺栓將鏜孔刀擰緊在刀盤左端開口腰形槽內。安裝好的所有鏜孔刀切削刃在軸向同一平面上,加工半徑尺寸相同，鏜孔切削刃傾角為0°。

圖7 加工較小直徑內孔時鏜刀盤

圖8 短刀桿右偏機夾鏜孔刀

鋸齒形調節板為兩塊25mm×10mm×3mm和25mm×2mm×3mm帶鋸齒形調節齒的矩形板，調節直徑為20mm。

4 加工效果

鏜刀盤采用4～8把鏜孔刀鏜孔，加工時所有切削刃同時切削，對稱分布的刀頭承受的徑向切削力相等，方向相反，上、下、左、右相互抵消。克服了普通鏜刀大刃傾角、切削力集中在一邊、鏜刀桿剛性不足和排屑不暢的缺陷，消除了振動，切削速度可提高1～2倍，走刀量可增加50%，加工效率可提高10倍以上。在加工較小直徑深孔以及超大直徑內孔時切削更加平穩，加工效率更高。使用鋸齒形調節板調節加工半徑速度更快，也更加方便、準確。

同規格鏜刀盤可配置兩只使用，即用一只刀盤鏜孔時，將另一只刀盤調整至加工下一刀的直徑位置，等前一刀加工好，即可換上調整好的刀盤繼續加工。這樣可最大限度地壓縮非加工時間，提高加工效率。

5 結束語

粗加工內孔，鏜刀盤的加工效率是進口的雙刀頭鏜刀的2～4倍，制造成本卻只有雙刀頭鏜刀的1/2左右，性價比遠大于雙刀頭鏜刀。

鏜刀盤結構極其簡單，剛性好，強度高，切削平穩,調節方便，制造容易，成本低廉。刀盤既可在鏜床上使用，又可在車床（錐柄改成方刀桿即可）、龍門銑床等機床上使用。