王勝， 程遠(yuǎn)， 巫少龍

（衢州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，浙江衢州324000）

1 機(jī)加工兩用車(chē)刀設(shè)計(jì)

車(chē)刀是由機(jī)床、刀具和工件組成的切削加工工藝系統(tǒng)中最活躍的因素，刀具切削性能的好壞取決于刀具的材料和刀具結(jié)構(gòu)。切削加工生產(chǎn)率、刀具壽命加工成本、加工精度和加工表面質(zhì)量的優(yōu)劣等，在很大程度上取決于刀具材料、刀具結(jié)構(gòu)及切削參數(shù)的合理選擇。

通過(guò)實(shí)踐證明，在進(jìn)行機(jī)械加工的過(guò)程中，尤其是加工塑料尼龍等材料的產(chǎn)品，通過(guò)設(shè)計(jì)具有特殊形狀特征的兩用車(chē)刀，對(duì)有效加工部分進(jìn)行兩頭加工設(shè)計(jì)，使得刀具能夠重復(fù)利用，從而提高加工效率，降低刀具損耗。加工過(guò)程中能減少70%的換刀時(shí)間，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，而且生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量非常高。能在工人的操作和加工過(guò)程中減少刀具的磨損率和產(chǎn)品的報(bào)廢率，為公司節(jié)約近30%刀具材料和加工成本，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益［1］。

1.1 刀具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

突破傳統(tǒng)的刀具設(shè)計(jì)范圍，克服設(shè)計(jì)缺陷。機(jī)加工中，產(chǎn)品的質(zhì)量直接受車(chē)刀幾何角度的影響，一把好的車(chē)刀它不僅能高效率地加工出產(chǎn)品，而且在加工過(guò)程中不易磨損，使用壽命長(zhǎng)。

常規(guī)車(chē)刀由主、副切削刃、前刀面、主后刀面、副后刀面和刀尖角組成。優(yōu)化設(shè)計(jì)合理的刀具角度，可提高刀具的使用壽命。刀具分為5個(gè)主要角度，這5個(gè)角度分別對(duì)應(yīng)著不同的角度范圍，不同的角度在不同的范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)不一樣的切削性能，經(jīng)過(guò)不斷反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，確定選用以白鋼刀為主要刀具材料磨制刀具，設(shè)置的5個(gè)角度在圖標(biāo)的角度范圍內(nèi)時(shí)可以達(dá)到合理切削的刀具性能，并且不會(huì)出現(xiàn)刀具干涉等車(chē)削加工中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，在斷屑方面效果也很理想［2］。

1.2 兩用車(chē)刀刀具角度的優(yōu)化

如圖1，刀具∠1 的確定?！?（0°～20°），如果其角度大于20°便會(huì)造成切削剛性不足，刀尖角度過(guò)尖，在切削的過(guò)程中很有可能出現(xiàn)崩刀的現(xiàn)象，如果其角度小于0°那么會(huì)出現(xiàn)刀具干涉的現(xiàn)象和刀具不鋒利，切削出來(lái)的表面質(zhì)量差。

圖1 兩用車(chē)刀刀具角度

刀具∠2 的確定?！?（5°～15°）稱(chēng)之為兩用車(chē)刀的前刀面角，這個(gè)角度的大小決定著刀具的剛性和加工產(chǎn)品底面的形狀規(guī)整度，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)將其定好范圍，較好地滿足車(chē)削要求。

刀具∠3 的確定?！?（2°～10°）是刀具在磨削時(shí)候的一個(gè)參考值，其角度必須要大于2°，這樣也符合刀具形狀的規(guī)律，因?yàn)槠浜蠖耸堑稐U，刀具實(shí)際切削的有效長(zhǎng)度在圖1中也已經(jīng)定下范圍，為了確保有效刀桿的長(zhǎng)度能更好地進(jìn)行內(nèi)外圓的加工，在磨削刀具的時(shí)候要考慮這個(gè)參考值。

刀具∠4 的確定?！?（5°～25°）和∠1 的原理是一樣的，為什么會(huì)有不同的角度范圍呢，因?yàn)榈稐U要合理利用一端已經(jīng)磨削成可以加工的兩用車(chē)刀并且確定的范圍也是一定的，另一端要有所區(qū)別地進(jìn)行磨削成可以加工另外一些產(chǎn)品的刀具形狀，所以角度就必須磨削成不同的范圍。

刀具∠5的確定?！?（2°～8°）是一個(gè)非常關(guān)鍵的角度，它的角度直接影響著兩用車(chē)刀能否上機(jī)床工作，因?yàn)樗慕嵌纫坏┬∮?°會(huì)直接引起干涉和撞刀的現(xiàn)象，造成刀桿會(huì)與外圓表面或內(nèi)孔表面碰撞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷刀事故［6］。

2 兩用車(chē)刀結(jié)構(gòu)性能

兩頭加工設(shè)計(jì)，使得刀具能夠重復(fù)利用。在進(jìn)行磨制刀具的過(guò)程中，把刀坯的兩頭均進(jìn)行磨制，如果出現(xiàn)一頭刀具破損或者崩刀現(xiàn)象，可以及時(shí)進(jìn)行掉頭，裝夾好刀具，繼續(xù)進(jìn)行機(jī)械加工。

提高加工效率，降低刀具損耗。機(jī)械加工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的一些鐵屑，考慮到斷屑的效果，設(shè)計(jì)刀具時(shí)在其表面磨制了一個(gè)帶圓弧的卷、斷屑槽，方便加工過(guò)程中的排屑，防止堵刀、粘刀等損壞刀具的現(xiàn)象，三維形狀見(jiàn)圖2。

圖2 兩用車(chē)刀三維形狀

3 兩用車(chē)刀的實(shí)際加工方法

機(jī)械加工中加工內(nèi)孔和加工外圓的工序，往往是相對(duì)獨(dú)立的，在選擇刀具上面也是相對(duì)獨(dú)立的，加工外圓的刀具如93°外圓偏刀，35°的外圓刀，外螺紋車(chē)刀，切槽、切斷刀等；加工內(nèi)孔刀具主要有35°的內(nèi)孔鏜刀，內(nèi)螺紋、內(nèi)槽加工刀具等。

充分利用刀具有效切削部分，提高生產(chǎn)效率。常規(guī)的滑輪加工往往是先加工內(nèi)孔，再進(jìn)行外圓加工。兩用車(chē)刀加工時(shí)也考慮在內(nèi)孔退刀的過(guò)程中，停留于離端面內(nèi)側(cè)0.5～1 mm的地方，直接工進(jìn)到外圓加工位置，然后再進(jìn)行外圓的精加工，這樣順便就可以把端面也一起進(jìn)行精加工，一次裝夾一把刀具可以加工三道工序，從而大大節(jié)省了加工時(shí)間，提高了加工效率。這種刀具廣泛應(yīng)用于企業(yè)車(chē)間加工中，可為企業(yè)節(jié)省加工成本，從而創(chuàng)造更高的效益［7］。

4 結(jié)語(yǔ)

在校、企雙環(huán)境模式下加工產(chǎn)品的過(guò)程中，我們反復(fù)使用刀具，以加工塑料制品為例，這樣設(shè)計(jì)的刀具一次裝夾每小時(shí)可以加工上百個(gè)產(chǎn)品，比普通的刀具反復(fù)加工要快50%，并且加工的產(chǎn)品質(zhì)量非常高，刀具中途出現(xiàn)的磨損也非常小，從而很好地解決了企業(yè)機(jī)械加工過(guò)程的低效率等難題。

［1］ 郭國(guó)林，林朝平.數(shù)控刀具可靠度的分析與研究［J］.機(jī)床與液壓，2010，38（19）：150-151，155.

［2］ 吳能章.數(shù)控刀具技術(shù)的最新進(jìn)展［J］.西華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，26（5）：14-19.

［3］ 林朝平.數(shù)控刀具可靠度的改善對(duì)策［J］.工具技術(shù)，2008，42（11）：89-90.

［4］ 陳遼軍，程偉.用于成形車(chē)刀CAD/CAM的三維實(shí)體造型法［J］.工具技術(shù)，2000，34（11）：18-21.

［5］ 張吉軍，賈昕宇，楊忠國(guó).成形車(chē)刀設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題分析［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2008（2）：198-199.

［6］ 丁友偉，陳文，沈殿才.一種差動(dòng)微調(diào)車(chē)刀夾的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.機(jī)床與液壓，2013，41（2）：134，138.

［7］ 張鵬.圓體成形車(chē)刀廓形的快速精確設(shè)計(jì)與制造［J］.新技術(shù)新工藝，2003（2）：13-15.