茅保富

揚(yáng)州冶金機(jī)械有限公司 江蘇揚(yáng)州 225008

1 序言

一種多刀切削粗鏜內(nèi)孔的刀具——鏜刀盤，由4～8把機(jī)夾鏜孔刀對稱安裝在刀盤的刀槽內(nèi)，用內(nèi)六角螺栓擰緊在刀盤上。兩塊帶鋸齒形調(diào)節(jié)齒的矩形板，分別固定在刀體底面和刀盤上，上下兩塊調(diào)節(jié)板每錯(cuò)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(diào)節(jié)半徑可達(dá)20mm。該刀盤結(jié)構(gòu)極其簡單，切削平穩(wěn)，調(diào)節(jié)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(shí)間往往要占到總加工時(shí)間的70%左右。特別是在鏜床上粗鏜內(nèi)孔，耗費(fèi)的工時(shí)甚至要占到整個(gè)鏜孔時(shí)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(xì)長等綜合因素疊加下引起了振動(dòng)[1]。

鏜床所使用的大多數(shù)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(gè)缺陷：一是刀具單邊切削，切削力集中在一邊引起振動(dòng)；二是刀具刃傾角較大，排屑空間較小，切屑形成時(shí)受孔壁擠壓、碰撞引起振動(dòng)；三是隨著孔徑逐漸變大，刀尖離鏜桿中心越來越遠(yuǎn)，刀桿細(xì)長，剛性不足，引起振動(dòng)[2，3]。在這種情況下，只能降低切削速度，減小進(jìn)刀深度，減少走刀量。在電動(dòng)機(jī)功率相同、鏜桿直徑/長度相同且加工相同工件內(nèi)孔的條件下，鏜床粗鏜孔的切削速度不到車床的1/2，且進(jìn)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(dòng)、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(diǎn)

受銑刀盤多刀切削的啟發(fā)，將多刀切削應(yīng)用于粗鏜內(nèi)孔，只須將銑刀盤稍加改進(jìn)，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(jī)夾鏜孔刀、鋸齒形調(diào)節(jié)板、錐柄、內(nèi)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(gè)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(nèi)再加工1個(gè)38mm×11mm腰形通孔，刀盤背面加工4個(gè)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(jī)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(nèi)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(nèi)的M10矩形螺母聯(lián)接，將鏜孔刀擰緊在刀盤左端深度為6mm的開口腰形槽內(nèi)。鏜孔刀與開口腰形槽為小間隙動(dòng)配合裝配關(guān)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(jī)夾鏜孔刀

鋸齒形調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)板用線切割同時(shí)加工，可以保證尺寸完全一致。將調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)板0刻線對齊時(shí)，4個(gè)刀尖加工半徑完全相同。調(diào)節(jié)時(shí)，上下兩塊調(diào)節(jié)板每錯(cuò)開一齒，加工直徑就相差1mm，調(diào)節(jié)直徑可達(dá)40mm。

圖5 鋸齒形調(diào)節(jié)板

在加工較大直徑內(nèi)孔時(shí)，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(nèi)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(nèi)孔時(shí)鏜刀盤

圖7為加工較小直徑內(nèi)孔時(shí)的鏜刀盤，刀盤左端面均布加工4個(gè)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(nèi)再加工1個(gè)10mm×11mm腰形通孔，刀盤背面加工4個(gè)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(jī)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(gè)φ10.5mm通孔,通孔前端加工1個(gè)φ17mm×10mm 沉孔，用M10內(nèi)六角螺栓將鏜孔刀擰緊在刀盤左端開口腰形槽內(nèi)。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(nèi)孔時(shí)鏜刀盤

圖8 短刀桿右偏機(jī)夾鏜孔刀

鋸齒形調(diào)節(jié)板為兩塊25mm×10mm×3mm和25mm×2mm×3mm帶鋸齒形調(diào)節(jié)齒的矩形板，調(diào)節(jié)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(shí)所有切削刃同時(shí)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(dòng)，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(nèi)孔時(shí)切削更加平穩(wěn)，加工效率更高。使用鋸齒形調(diào)節(jié)板調(diào)節(jié)加工半徑速度更快，也更加方便、準(zhǔn)確。

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

5 結(jié)束語

粗加工內(nèi)孔，鏜刀盤的加工效率是進(jìn)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(jià)比遠(yuǎn)大于雙刀頭鏜刀。

鏜刀盤結(jié)構(gòu)極其簡單，剛性好，強(qiáng)度高，切削平穩(wěn),調(diào)節(jié)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(jī)床上使用。