礦機零件大型（xíng）異（yì）型螺紋（wén）加工刀具應用
2020-4-2 來源：寧夏共享精密加（jiā）工有限公司 作者（zhě）：柏長友 延楊偉
摘要：在礦（kuàng）機零件生產過程（chéng）中，對大（dà）型異型螺紋加工表（biǎo）麵粗糙度和平麵度要求高，故針對大型異（yì）形螺紋（wén）車削（xuē）時，應（yīng）用不同刀具加工的優缺點（diǎn）進（jìn）行分析，並（bìng）提出相應的（de）改進方法（fǎ），旨在提（tí）升大型異型螺紋加工質量。
關鍵詞：礦機零件（jiàn） 螺（luó）紋 刀具（jù）
1、機械基本組成
采用車銑複合加工中心， 在（zài） φ2870mm×1050mm 外圓柱麵上完成大螺距非標直角（jiǎo）梯形螺紋加工，具體結構組成如如圖（tú） 1 所示。螺紋牙形高 42.5mm，螺紋螺距 P 為75±0.025mm，斜邊傾斜度≤ 45° ±0° 3′，傳動表麵平麵度 0.013，表麵光潔度 Ra 為 3.2。此螺紋尺寸要求高（gāo），加（jiā）工難（nán）度大，刀具選擇尤為重要。
圖 1 立柱結構
2、切削加工過程中的難點：
首先工況（kuàng）較差，存在夾砂及縮孔缺陷，如圖 2 所示。經焊接後（hòu）硬度達到 350 ～ 400HB，在加（jiā）工過程（chéng）中刀具易崩刃。在精加工過程（chéng）表麵粗糙度差（chà）需反複加工去（qù）除（chú）高點，再拋光加工表麵，加工效率低。螺紋對比牙形尺寸較大，標準（zhǔn）刀具切（qiē）削刃窄、切寬小，增加了（le）走刀次（cì）數，致使加工周期較長。
圖 2 夾砂與縮孔
3、切削難度解決（jué）對策
對加工過（guò）程中發現的缺（quē）陷，在加工過程中要及時按排鉗工直接挖除（chú）缺陷（xiàn）、去除硬點（diǎn），減少刀具反複撞擊造成的磨損。同時，增加刀杆剛性、刀片耐磨度，保證（zhèng）牙形尺寸精度及表麵光潔度，提高了加工效率（lǜ）。另外，還要適當增加切削刀（dāo）具刃寬，根據現場實際加工情況調整切削參數。
4、具體實驗過程
4.1 使用標準切槽刀進行螺紋車（chē）削（xuē）
粗加工模式（shì），鐵屑成螺旋狀，切削輕快，效果較理（lǐ）想；精加工模式，由於缺陷處理後焊接點硬度高，刀具（jù）崩刃嚴重，刀頭剛性差，局（jú）部硬點存在讓刀現象，粗糙度和（hé）平麵（miàn）度無法滿足顧客要求。
4.2 選用顧（gù）客提供專用刀具（jù）進行加工
刀具（jù）基本信息：刀杆尺寸 50mm×50mm×160mm，刀片尺寸長 36mm×13mm×13mm，刀（dāo）尖圓角 R 為 3mm。粗（cū）加工（gōng）時，排屑較好，鐵屑（xiè）成螺旋狀（zhuàng），由於刀具圓角大故切（qiē）削力增大，當機床刀夾伸到螺紋底部時出現顫刀現象，刀刃（rèn）出現微崩，刀片（piàn）壽命縮短；精加工時，由於刀具剛性較好，硬點處讓刀情況得到很好解（jiě）決，平麵度和粗糙度都有所提升，通過現（xiàn）場觀察分析（xī），此結構刀具由於整個切削刃參與切削，切（qiē）削刃和工件接觸麵有顫刀紋，無法滿足顧客要求。
4.3 選用仿形槽刀進行（háng）加工
刀具基本信（xìn）息：刀（dāo）杆（gǎn）尺寸 32mm×32mm×160mm，刀杆主偏角為 -7°，刀片寬 8mm，刀尖（jiān）圓角 R 為 4mm。精加工時，粗糙（cāo）度有（yǒu）所提升，達到 3.2 ～ 4.0，但（dàn）刀杆剛性不足，導致（zhì）硬點處讓刀，平麵度下降 0.08 ～ 0.12mm，仍無法滿足顧客要求。
4.4 專用刀具設計開發
基本參數：刀杆直（zhí）徑 50mm×50mm×300 ｍｍ，刀片尺寸 42mm×9.5mm×18mm，刀尖圓角 R 為 3mm。精加工，粗糙度 Ra 為 3.0 ～ 3.2，平麵度 0.02 ～ 0.03mm，滿（mǎn）足顧客要求。該刀具特點為刀杆（gǎn）和刀片尺寸增大，提高（gāo）刀具剛（gāng）性；刀片材料選用超細顆粒硬質合金，PVD TiAIN 塗層，刀（dāo）具耐（nài）磨性和耐衝擊韌性明顯（xiǎn）提升；良好的剛性（xìng）夾（jiá）持（chí）設計防止了高進（jìn）給中刀片鬆動。上述多項優點保證了加工（gōng）表麵光潔度較高，加工效（xiào）率明顯提（tí）升，刀具壽命有所延長。堅固的（de）懸臂夾具產生三個方向的鎖緊（jǐn）力，能抵消側（cè）麵推力和切向力。
5、各刀具切削參（cān）數對比總結
各種方案效果如圖１所示，各項參數對比情（qíng）況如表１所示。
表 1 不同方案（àn）參數對比表
通過表 1 可知（zhī），方案（àn） 1 所示標準刀具具有效率高，耐用度好，成本低的特點。但采用精加工時，無法滿足（zú）交貨質量（liàng）要求；方案 2 作為粗加工時，效率較低，作為精加工時，同樣無法滿足顧客要求；方案 3、方案（àn） 4 隻（zhī）能作為精加工，但案 3 在精加工時仍然無法滿足顧客要求。
圖 3 不同（tóng）方案實施效果
最終選擇使用方案 1 所示標準刀具作（zuò）為粗加工（gōng）刀具，選（xuǎn）擇方案 4 所示新（xīn）開發專用刀具作為精加工刀具。既提高（gāo）了大型異型螺紋件加工效率，也提高了大型異型螺紋件加工質量。
6、結語（yǔ）
目前在大型礦（kuàng）機類產品中，研發出的專用刀具（jù）使用效（xiào）果較好，但鑄件工況差時仍（réng）然會導致刀具出現耐用度差等問（wèn）題，需要相關設計人員不斷調整（zhěng）刀片材質。隨著工業化發展，鑄件外徑（jìng）逐漸增大，工（gōng）件材質變化，對刀片材質、塗層、耐用度提（tí）出新的要求，這也要求相關研究（jiū）人員不斷創新。
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