◇常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 黃 舒 邵宗輝 史東麗 許成中

工程機(jī)械上SAE J1962系列密封孔不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且對(duì)尺寸要求和形位公差都有很高的要求，同軸度和同心度方面要求更高。現(xiàn)有刀具在加工過程中不僅產(chǎn)生累積誤差較大，而且存在尺寸要求和形位公差難以保證的問題。本文設(shè)計(jì)一款密封孔用高效復(fù)合孔加工刀具，對(duì)于產(chǎn)品上同一條軸線上涉及到的6個(gè)不同直徑、形狀和相同的同軸度方面的尺寸進(jìn)行一次性加工，所有直徑方面的尺寸穩(wěn)定，同軸度一致性好，并且可以減少刀具磨損，增加刀具的使用壽命。

工程機(jī)械上SAE J1962系列密封孔不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且對(duì)尺寸要求和形位公差都有很高的要求，同軸度和同心度方面要求更高。現(xiàn)有刀具在加工過程中不僅產(chǎn)生累積誤差較大，而且存在尺寸要求和形位公差難以保證的問題。本文設(shè)計(jì)一款密封孔用高效復(fù)合孔加工刀具，對(duì)于產(chǎn)品上同一條軸線上涉及到的6個(gè)不同直徑、形狀和相同的同軸度方面的尺寸進(jìn)行一次性加工，所有直徑方面的尺寸穩(wěn)定，同軸度一致性好，并且可以減少刀具磨損，增加刀具的使用壽命。

1 前言

1.1 密封孔技術(shù)要求及加工方法

在工程機(jī)械上SAE J1962系列密封孔不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且對(duì)尺寸要求和形位公差都有很高的要求，同軸度和同心度方面要求更高。液壓油缸承受著很大的內(nèi)壓，工作壓力高達(dá)40 MPa，甚至更高；油缸在使用中會(huì)因?yàn)橹鳈C(jī)而產(chǎn)生振動(dòng)或擺動(dòng)。因此進(jìn)出油路接口密封要求較高，密封孔的加工質(zhì)量，對(duì)提高液壓油缸安全工作有著重要影響。如圖1所示，為SAE J1926-1標(biāo)準(zhǔn)直螺紋O型環(huán)油口圖，結(jié)果復(fù)雜，直徑d5和螺紋節(jié)徑的同心度在0.005英寸（0.13 mm）之內(nèi)，沒有徑向和螺旋狀的刀紋，環(huán)形刀紋控制在100 μin（最大2.5 μm），各孔間位置要求較高。該孔系原加工方案為：鉆油孔→擴(kuò)螺紋底孔→螺紋孔口倒角→擴(kuò)密封錐面→锪止口面→攻絲，加工工序較多，需六把刀具，頻繁換刀，加工時(shí)間長(zhǎng)，效率低。

圖1 SAE J1962系列密封孔示意圖

1.2 現(xiàn)工藝存在問題

現(xiàn)有技術(shù)是不同尺寸采用不同規(guī)格的刀具加工。加工過程中不僅產(chǎn)生累積誤差較大，尺寸要求和形位公差難以保證，而且會(huì)因刀具對(duì)工件的切削、兩者之間的摩擦和工件材料的彈、塑性變形,增加了刀具磨損，減少了刀具的使用壽命，降低加工表面的質(zhì)量，并且加工時(shí)間與加工周期長(zhǎng)，加工成本高，效率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

2 刀具優(yōu)化和改進(jìn)

本文主要為加工SAE J1962系列密封孔提供一種新刀具，對(duì)于產(chǎn)品上同一條軸線上涉及到的6個(gè)不同直徑、形狀和相同的同軸度方面的尺寸進(jìn)行一次性加工，所有直徑方面的尺寸穩(wěn)定，同軸度一致性好。即將多種不同規(guī)格的刀具種類合并成一種刀具，即刀具品種減少，消除了加工過程中的累積誤差，尺寸要求和形位公差得到有效控制，加工時(shí)間與加工周期縮短，降低了加工成本，提高了刀具的使用壽命，加工效率得到提高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，降低產(chǎn)品不良率，有效控制了運(yùn)營(yíng)成本。

設(shè)計(jì)高效復(fù)合孔用刀具如圖2所示，刀具是焊接式刀具，刀片采用硬質(zhì)合金，刀體采用鋼。刀片先焊接在刀桿上，然后進(jìn)行研磨，最后涂層。根據(jù)孔的大小，也可做成可轉(zhuǎn)位式的刀具。焊接式刀具包括刀柄、刀頭和刀片，刀頭上開設(shè)有4個(gè)容屑槽，均勻分布于圓周上，因密封孔內(nèi)壁要求較高，所以為保證內(nèi)壁的光潔度，設(shè)計(jì)了4個(gè)刀齒，容屑槽空間大，利于排屑。刀片上有6條切削刃，6條切削刃構(gòu)成的形狀與孔剖面形狀相同：①螺紋底孔擴(kuò)孔主切削刃；②螺紋底孔擴(kuò)孔副切削刃；③用于螺紋孔口倒角；④用于加工密封錐面；⑤锪削止口面主切削刃；⑥锪削止口面副切刃。

圖2 高效復(fù)合孔用刀具設(shè)計(jì)圖

為保證孔壁的光潔度，采用4刀齒，使得容屑空間足夠大。刀片焊接于容屑槽上，刀片刃磨成與油缸密封孔同形狀的切削刃，切削刃設(shè)有前刀面和后刀面，切削刃的前刀面與加工件接觸具有前角,切削刃的后刀面與加工件接觸設(shè)計(jì)有兩個(gè)后角，分別為第一后角和第二后角。其中前角為5°～8°。第一后角設(shè)計(jì)為5°～10°，第二后角設(shè)計(jì)為20°～30°。根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行刀具制造，刀具成品如圖3所示。

圖3 刀具實(shí)物圖

所設(shè)計(jì)的高效復(fù)合孔用刀具，已申報(bào)專利并授權(quán)，并已應(yīng)用于實(shí)際加工中，使用本刀具加工液壓油缸油口密封孔（如圖4所示），證明了此刀具的可行性和可靠性，并且其加工的高效率、高精度受到了用戶的好評(píng)。

圖4 液壓油缸油口密封孔成品圖

3 刀具創(chuàng)新點(diǎn)

相對(duì)企業(yè)中原先SAE J1926-1密封孔加工方法，創(chuàng)新之處如下所示。

（1）高效率。復(fù)合孔加工刀具銑削加工SAEJ1926系列密封孔，產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，形位公差得到保證，取代了多種規(guī)格刀具陸續(xù)加工，大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，降低制造成本。

（2）高質(zhì)量。合適的刀齒數(shù)，大空間的排屑槽設(shè)計(jì)，滿足了孔內(nèi)壁光潔度高的要求。

（3）高速度。設(shè)計(jì)內(nèi)冷結(jié)構(gòu)，冷卻效果好，允許較快的切削速度和進(jìn)給速度。

（4）高平穩(wěn)性。切削刃雙后角設(shè)計(jì)，利于控制和保持尺寸精度，在切削時(shí)提高切削的平穩(wěn)性和減小振動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文研究密封孔用高效復(fù)合孔加工刀具，通過對(duì)刀具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，運(yùn)用設(shè)計(jì)的刀具對(duì)密封孔銑削加工，產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，形位公差得到保證，取代了多種規(guī)格刀具陸續(xù)加工，大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，降低制造成本，為工程機(jī)械上SAE J1962系列密封孔的加工提供了一種新的解決方案。