岳歲寧，柏長友

(1.共享智能裝備有限公司，寧夏 銀川 750000;2.寧夏共享精密加工有限公司，寧夏 銀川 750021)

0 引言

機械零件中螺栓連接非常普遍，螺栓連接結(jié)構(gòu)往往會在零件上設(shè)計一個平端面與螺母的端面相互配合，如果一個螺栓需要從腔體內(nèi)側(cè)向外側(cè)安裝，則內(nèi)側(cè)需要設(shè)計一個平端面，這種結(jié)構(gòu)在機械加工中稱之為反锪面和反锪孔。

鉆頭、鉸刀等常規(guī)的孔加工刀具，僅有兩項設(shè)計參數(shù)影響刀具選型，即刀具直徑和刀具有效長度。因此鉆頭、絲錐、鉸刀等刀具有標準型號，刀具供應(yīng)商一般會按照標準進行生產(chǎn)，客戶按照標準樣冊進行選擇和采購。對于反锪孔加工刀具，除要考慮反锪直徑和有效刀長外，還需要考慮過孔直徑，另外反锪孔數(shù)量較少、種類較多，因此刀具供應(yīng)商一般不做標準刀具，往往都是根據(jù)客戶圖紙設(shè)計非標刀具。

本文給出了四種不同的反锪孔加工刀具方案，并對比了幾種方案的加工性能。

1 反锪孔加工刀具

反锪孔結(jié)構(gòu)如圖1所示，由于反锪面被零件其他結(jié)構(gòu)遮住，刀具無法從正面下刀加工，只能從過孔(D1)穿過，反向加工反锪孔(D2)和反锪面。

圖1 反锪孔結(jié)構(gòu)

目前在數(shù)控機床上常常采用以下四種非標反锪刀具進行反锪加工。

1.1 整體式偏心反锪刀

整體式偏心反锪刀刀頭和刀桿為一個整體，刀具結(jié)構(gòu)及加工示意圖如圖2所示，刀桿截面呈橢圓形，刀桿和刀頭相對刀柄部分偏心。反锪工藝如下：

圖2 整體式偏心反锪刀結(jié)構(gòu)及加工示意圖

(1)換刀后執(zhí)行CNC數(shù)控程序，刀具主軸定位，確保刀具偏心方向與程序避讓方向一致，令刀具沿著偏心反方向偏移，進刀時刀頭(刀桿)中心與過孔中心對齊，刀具穿過過孔到達反锪孔背面最高點，刀具沿著偏心方向偏移，刀柄和過孔中心對齊。

(2)刀具按照設(shè)定的切削參數(shù)向上進給，完成背面锪孔工作。

(3)按照與步驟(1)相反的路線退刀，單個孔的加工循環(huán)完成。

整體式偏心反锪刀為整體結(jié)構(gòu)，加工過程中不需要人工操作，適宜在自動化程度較高的加工中心上使用。但是這種刀具的缺點也非常明顯:刀具結(jié)構(gòu)偏心，刀桿剛性差，且只有一個刀片參與切削，造成刀具旋轉(zhuǎn)時切削系統(tǒng)不穩(wěn)定，容易引起顫振，加工精度和反锪孔表面質(zhì)量差；另外刀具偏心距受反锪孔直徑和過孔直徑影響較大，刀具通用性差，一種刀具只能加工對應(yīng)規(guī)格的一組反锪孔。一般情況下，這種結(jié)構(gòu)的反锪刀可以用來加工D1和D2相差20 mm以內(nèi)的反锪孔，且待加工零件材料硬度偏小，一般不高于球墨鑄鐵材料硬度。

1.2 可收縮刀頭式反锪刀

可收縮刀頭式反锪刀結(jié)構(gòu)如圖3所示，刀頭通過一個銷釘與刀體連接，刀體中間設(shè)計有刀頭回縮槽，回縮槽有軸向和徑向兩種形式，通過機床主軸的正反向轉(zhuǎn)動，利用刀頭的慣性控制刀頭的展開與回縮。反锪工藝如下：

圖3 可收縮刀頭式反锪刀

(1)換刀后執(zhí)行CNC數(shù)控程序，機床主軸反轉(zhuǎn)，刀頭回縮至刀桿的回縮槽，刀具穿過過孔到達反锪孔背面最高點，機床主軸開始正轉(zhuǎn)，刀頭展開。

(2)刀具按照設(shè)定的切削參數(shù)向上進給，完成背面锪孔工作。

(3)機床主軸反轉(zhuǎn)，刀頭回縮至刀桿的回縮槽，刀具返回安全高度，單個孔的加工循環(huán)完成。

可收縮刀頭式反锪刀設(shè)計理念比較新穎，但是切削部分剛性差，一般只應(yīng)用于非金屬加工領(lǐng)域。

1.3 快換刀頭式反锪刀

快換刀頭式反锪刀結(jié)構(gòu)如圖4所示，刀桿與刀頭分體獨立，刀桿頭部有一段突出的銷釘，對稱銑出兩扁平面，與刀頭橫槽相配，刀桿兩扁平面對稱并順時針磨出卡口平面，用于刀頭裝配，刀桿正轉(zhuǎn)時，刀頭隨之卡緊，不會在切削過程中脫落。反锪工藝如下：

圖4 快換刀頭式反锪刀

(1)換刀后手動逆時針旋轉(zhuǎn)刀頭至刀頭橫槽與刀桿扁平面平行，拆卸刀頭；執(zhí)行CNC數(shù)控程序，刀具穿過過孔到達反锪孔背面最高點，程序暫停，主軸停止，裝配刀頭。

(2)刀具按照設(shè)定的切削參數(shù)向上進給，完成背面锪孔工作。

(3)主軸停止，拆卸刀頭，刀具返回安全高度，單個孔的加工循環(huán)完成。

快換刀頭式反锪刀刀具結(jié)構(gòu)對稱，且刀頭剛性好，切削刃根據(jù)情況可以設(shè)計為2刃、3刃或者4刃，切削系統(tǒng)穩(wěn)定，加工效率高。另外，這種設(shè)計反锪孔直徑不受底孔直徑影響，同一個刀體可以配多個刀頭，可加工范圍大，通用性強。但是這種刀具刀體和刀頭分體獨立，在加工過程中需要人工操作，操作繁雜，工人勞動強度大，自動化水平低，重復(fù)勞動容易出錯。

1.4 可拆刀頭式反锪刀

可拆刀頭式反锪刀結(jié)構(gòu)如圖5所示，刀桿與刀頭分體獨立，刀桿頭部設(shè)計止轉(zhuǎn)方形鍵，與刀頭內(nèi)方形鍵槽配合，防止刀頭相對刀體轉(zhuǎn)動，刀頭與刀體通過緊固螺釘連接?？刹鸬额^式反锪刀加工工藝與1.3節(jié)提到的快換刀頭式反锪刀工藝相同，均需要在加工過程中先拆卸刀頭穿過過孔，然后再裝配刀頭開始加工，加工完成之后拆卸刀頭退刀。

圖5 可拆刀頭式反锪刀

可拆刀頭式反锪刀是快換刀頭式反锪刀的改進和補充，可拆刀頭式反锪刀增加了浮動銅套，用以輔助定位，而且刀頭與刀體的連接強度更高，除刀頭安裝比快換刀頭式反锪刀繁瑣之外，其余加工性能均優(yōu)于快換刀頭式反锪刀，是重載切削條件的最佳選擇。另外，快換刀頭式反锪刀刀頭一般為整體式焊接刀刃，而可拆刀頭式反锪刀刀頭多為可轉(zhuǎn)位刀片，甚至?xí)惭b重切削車刀刀片。

2 結(jié)語

本文展示了目前機加工領(lǐng)域四種常用的反锪孔刀設(shè)計方案和對應(yīng)的反锪孔加工工藝，并對比了四種設(shè)計方案的優(yōu)劣。以上四種刀具方案都在我司實際生產(chǎn)中得到應(yīng)用和驗證，可為同行業(yè)生產(chǎn)制造提供了參考依據(jù)。