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成形車刀在數控（kòng）車床加工中（zhōng）的應（yīng）用

2021-9-10 來源：寧波市（shì）北（běi）侖職業高級寧波第二技師學院作者（zhě）：樂崇（chóng）年陳（chén）元峰

摘要: 在車削加工較大批量的中小尺寸複合成（chéng）形表麵時，采用成形車刀具有加工質（zhì）量穩定、加工效率高等特點，因此成形車刀被廣泛應用於各（gè）類車床及（jí）自動化生產（chǎn）線。以閥蓋數控車床加（jiā）工為例，介紹了成形（xíng）車刀中刀頭和刀柄的設計與製作，以及應用成形車刀後的工藝實現過程。

關鍵詞: 數控車床成形車刀加工應用

1、應用背景

閥（fá）蓋零件簡圖如圖 1 所示。零件材質為 ZQSn6 －6 － 3 錫青銅。在實際生產（chǎn）中（zhōng），為節省材料及保證加工效率和質量，該閥（fá）蓋零件采用鑄造方式完成毛坯製作，並采用數控（kòng）車床車削完成加工。

圖 1 閥蓋零件（jiàn）簡圖

由（yóu）圖 1 可見，該閥蓋零（líng）件的加工難點主要集中在零件右端（duān），包括: ① 38 mm 外圓右側環（huán）形端麵處的三角（jiǎo）形凸起輪廓，凸起高度為 0．7 mm，尖（jiān）角角度（dù）為 70°±10'，尖角處回轉（zhuǎn）直徑為36 mm; ② 28 + 0．05 mm 內（nèi）孔左側環形端麵處的三角形凸起輪（lún）廓（kuò），凸起高度為 0． 5mm，尖角角度為 65° ± 10'，尖（jiān）角處回轉直徑為 24 mm。閥蓋（gài）使用中，上述兩處三角（jiǎo）形凸起輪廓與閥體的對應麵（miàn）相互接觸，形成機械密封，以防止泄漏。

閥蓋零件右端還包（bāo）括外圓、內孔、端麵、內外倒角等加工（gōng）要素，且部分輪廓尺寸較小，若采用單刃車刀分段加工的方法，會給車刀準備及數控車床加工程序編製等帶來較（jiào）大困難（nán），且加（jiā）工質量和效率也難以保證。在形狀複雜的小型零件批量生產（chǎn）中，自動（dòng）車床、半自動車床和數控車床被廣泛（fàn）應用（yòng）。為（wéi）了（le）充分發揮車床的（de）效能，使用成形車（chē）刀是關鍵。筆者介（jiè）紹成形車（chē）刀在數控車床（chuáng）加工中的應用。

2 、成形車刀設計與製作

2． 1 刀頭

成形車刀是車削回轉（zhuǎn）體複合成形表麵的專用刀具，其刃形應根據工件的軸剖麵廓形進行設計。成形車刀的刃形以後麵法剖（pōu）麵內（nèi）的（de）形狀來表示。由於成形車刀一般有前角、後角，因此法剖麵廓形（xíng）與零件的（de）軸剖麵廓形不相同。設計成形車刀時（shí），需要根據零件軸向廓形和（hé）所選定的前角（jiǎo）、後角值求得刀具上相應的法（fǎ）向廓形。

本例（lì）中，由於閥蓋零件的材質為易（yì）切削材料，根據經驗可以采用前角為 0°，後角一定角度（dù）的成形車（chē）刀進行加工。當成形車刀前角為 0°，後角大於 0°時，成形車刀前刀麵的廓形和（hé）零件廓形完全相符（fú），後刀麵的法（fǎ）麵廓（kuò）形不同於零件（jiàn）廓形［4］。由於零件右端的兩（liǎng）處三角形凸起輪廓均位於環形端（duān）麵處，因此宜采用自右向左的軸向進刀方式成（chéng）形。此外，成形車刀（dāo）設計（jì）中應避免因刃形過於（yú）複雜而導致加工困難、成本高。刀（dāo）刃工作長度過長時，可能受機床功率、排屑困難等影響（xiǎng）而引起振動現象。

基於以上考慮，確定采（cǎi）用閥（fá）蓋零（líng）件內、外（wài）輪廓分別加工的刃形設計思路，刀頭處的部分刀刃用於加工閥（fá）蓋零件右端的內輪廓，其餘部分刀刃用（yòng）於加工閥蓋（gài）零件的外輪廓。設計完成的刀頭刃形尺寸如圖（tú） 2 所示。刀頭刃形加工部位如圖 3 所示，1 ～ 8 號段用於加工零（líng）件（jiàn）內輪廓，8 ～ 14 號段用於加工零件外輪廓，尾部用作刀柄夾持（chí）定位（wèi）。

圖 2 刀頭刃形尺寸

圖 3 刀頭刃形加工部（bù）位（wèi）

為保證成形車刀的使用性能和壽命，刀頭采用厚度為 4 mm 的 YW 牌號硬質（zhì）合金製（zhì）作，並按刀頭後麵與加工表麵間不產生幹涉的原則，合理確定各刃形處的（de）後角。刀頭三維模型如圖 4 所示。

圖 4 刀頭三維模型

成形（xíng）車刀刀（dāo）頭可（kě）以采用刀具磨床或（huò）線切（qiē）割機床完成加工。采用線切割機床加工的成形車刀精度高，成本低，效率高，相比用刀具磨床加工的成形車刀，具有省工序、省時、節約費用、合（hé）格率高的特點，因此具有推（tuī）廣價（jià）值。用慢走絲（sī）線（xiàn）切（qiē）割加工硬質合金成形車刀，不（bú）僅生產效率高，而且加工出的硬質合金成形車刀質量好，使用壽（shòu）命長，可穩定、可靠地在生產實踐中應用。為保證質量，應采用防（fáng）電（diàn）解電源（yuán）及小脈衝寬度加工策略，並縮（suō）短脈衝電流的持續作用時間，控製表麵變質層在 1 μm 以內，改善刀頭表麵質量，減小內應力，避免裂紋產生。

2．2 刀柄

成形車刀刀柄（bǐng）用於裝夾刀（dāo）頭（tóu），主要（yào）結構如圖 5 所示，材料為（wéi） 45 號鋼。

圖 5 刀柄結構

刀柄的外輪廓可由鋸削、銑削等工藝完（wán）成，刀柄（bǐng）的

凹（āo）槽輪廓可采用線切割加工完（wán）成，刀柄的 M6螺紋孔可采用鑽孔、攻絲的工藝完成。

3、工藝（yì）實現

3． 1 成形車刀安（ān）裝（zhuāng）

如圖 6 所示，對（duì）製作完成的刀頭與刀柄進行組裝，並采用緊定螺釘壓緊，然後將刀柄安裝至數控車床的刀架上。

圖 6 成形（xíng）車刀（dāo）組裝

3． 2 零（líng）件裝夾（jiá）

由於加工零件批量較大，一次加工（gōng）數量達數萬個，因此采（cǎi）用圖 7 所示彈性夾頭進行氣動（dòng）裝夾。

圖 7 彈性夾頭

3． 3 數控車床加工

應用成形車刀，閥蓋零（líng）件成形加工如圖 8 所示。

圖 8 閥蓋零（líng）件成形加工

由於采用了成形車刀加工（gōng），零件的輪廓形狀及尺寸精度主要由成形車刀的刀刃形狀保證（zhèng），因（yīn）此數控車（chē）床加工（gōng）程序大為簡（jiǎn）化。以刀頭處的外刀尖點（diǎn） A 作為對刀點，加工程序如下:

4 、結束語

應用（yòng）成形車刀（dāo）分（fèn）步加工閥蓋零件（jiàn）內、外輪廓，解了閥蓋零（líng）件右端（duān）的加工難點，並保證了加工質量和效率。采用成（chéng）形車刀加（jiā）工閥（fá）蓋零（líng）件成形麵（miàn），加工精度主要取決於刀具的製作（zuò）精（jīng）度，並易於保證同一批零件表麵（miàn）形狀、尺（chǐ）寸的一致性和互換性。成形車刀具有質（zhì）量穩定、生產率高等優勢，應用成形車（chē）刀，有助於簡化機床和夾具的結構，降低生產成本。

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