加工灰鑄鐵深孔件刀（dāo）具的改進
2013-5-5 來源：齊齊哈爾二機床 作者：李新 王曉（xiǎo）東
我公司是生產金切（qiē）機（jī）床的傳統（tǒng）企業，在以往加工（gōng）立式車床的（de）灰鑄鐵升降箱體傳動孔係時，所消（xiāo）耗的機加工工時約（yuē）為16h，同時加工質量很難保（bǎo）證，已成為製約生產的瓶頸。
加工同樣切削量的其他工件（jiàn）所（suǒ）需要的機加工工時為（wéi）3～4h，如果找到合理的方（fāng）法，工（gōng）件加工時間（jiān）可以大幅減少。加工灰鑄鐵（tiě）一般采用YG8硬質合金刀具，但因為本工件孔（kǒng）係尺寸較深，並且φ 95js7孔、φ 102j s7孔都是要求清根的台階孔，傳統（tǒng）的加工方式隻（zhī）能（néng）采（cǎi）用斜方（fāng）刀杆（見圖1）。而硬質（zhì）合（hé）金刀具硬而（ér）脆，加工時容易產生崩刃（rèn）現象，所以傳統的斜方刀具隻能采用高速鋼類刀具。高速鋼類刀具的缺點主要表現在易磨損，特別是加工灰鑄鐵類深孔（kǒng）零件時，因（yīn）產生高熱量不能及（jí）時（shí）排出去，加速了（le）高速鋼刀具的刃部（bù）磨（mó）損。因此機床在加工零（líng）件時（shí）主軸轉速隻能（néng）在80r/min以下，刀具進給量約為0.10mm/r，也就是工（gōng）件切削量僅為8mm/min，加工效率非常低。
采用硬質合金（jīn）類刀具受限的根本原因是，斜方刀杆截（jié）麵積較小，剛性不（bú）足易產生（shēng）刀體顫動，刀具刃部受力不穩導致（zhì）崩刃。通過對刀塊的受（shòu）力分析（見（jiàn）圖2），發現斜方刀杆上刀塊主要受與刀具進給方（fāng）向相（xiàng）反的力，這個（gè）方向上的力我們可以分解為兩個力。一個是垂（chuí）直於刀塊（kuài）的力，一個（gè）是平行於刀（dāo）塊的力。垂直於刀塊的力對刀具（jù）的定位沒有影響，而平行於（yú）刀（dāo）塊的力是使刀（dāo）塊顫動的主要原因。通過以上分析，決定將主要解決兩個問題：①解決刀具進（jìn）給時顫動的問題。②進而將高速鋼刀具改為硬質合金刀具。
通過實踐經驗得出刀具與垂直於刀杆方向上的夾角α越小，刀具所受的平行於刀塊的（de）力越小（xiǎo）（見（jiàn）圖2），所以減小刀具與垂直於刀杆方向上的夾角。
第一次（cì）改（gǎi）進，使（shǐ）刀塊與（yǔ）刀杆的固定（dìng）槽改為與前端麵平行，也就是使刀塊與刀杆垂直方向的（de）夾角（jiǎo）變為0°，刀塊（kuài）加工成L形（xíng）， 插入刀杆孔之（zhī）中並增加了兩個固定螺（luó）釘，保持刀具進給量0.10mm/r不變，加工零件時主軸轉速提高到180r/min，也就（jiù）是工件切（qiē）削量（liàng）為18mm/min。加工效率有所提高（gāo）但是由於刀具的受力作用產（chǎn）生刀塊的顫動，刀具穩定性還是不好。主要問題是主軸轉速超過180r/min後打刀的現（xiàn）象很顯著，造成平（píng）均生（shēng）產時間遠遠沒有達到理想要求。
針（zhēn）對第一次刀具改進後（hòu）效果不理想的情況，我們做了第二次改進方案。在第一次方案的基礎（chǔ）上（shàng）在前端開口（kǒu）處保（bǎo）留了5mm的刀杆體不加工掉（diào），其作用是限製刀具（jù）在加工（gōng）零件過程中受切削（xuē）力而造成（chéng）左右顫動，進而增加刀具的穩定性（見圖3）。同時鏜刀塊加工成L形（見圖4）， 插（chā）入改進後刀（dāo）杆孔（kǒng）之中。
經過改進的刀具在穩定性方麵有了顯著提（tí）高。
這樣就使機床在加工過程中主（zhǔ）軸轉速（sù）有了提高的保（bǎo）證，經過試驗得到（dào）：主軸（zhóu）轉速最大提（tí）高（gāo）到200r/min，同時刀具進給量最大提高到0.26mm/r，即切（qiē）削量為（wéi）52mm/min，幾乎沒有打刀的現象出現（xiàn），就是達（dá）到了穩定切削的極限值。此時切削量比改進前（qián）的8mm/min，提高（gāo）了5.5倍。
對2010年9月以後加工升降箱體所用時間進行抽樣調查，平均（jun1）加工時間（jiān）為3.78h。與開始（shǐ）15.7h降低了75.92%的加工時間，改（gǎi）進取得顯著成功。
以上改進主要是改善刀具的安裝位置和形態，增加刀具的穩定性，減少切削時引起的顫動；從而達到了（le）高速和大進給量地切削鑄鐵工件，同時刀具的崩刃現象基本消失，生產效率得到顯著（zhe）提高。需要注意的是：主軸轉速（sù）200r/min，進給（gěi）量0.26mm/r，即切削量為52mm/min時，是（shì）加（jiā）工該零件的切削量極限；超過極（jí）限值刀具仍會出現崩刃的情況。
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