一種新型可調(diào)式超深孔切削刀具

韓柏， 徐天寶

（揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127）

1 引言

目前用于孔加工的普通鉸刀、螺紋絲錐常存在以下兩個(gè)現(xiàn)實(shí)問題：一是由于現(xiàn)有刀具大多為定制刀具，其工作部分都做成整體，刀片不能相對刀體發(fā)生位移，一把刀具只能加工一種規(guī)格尺寸和精度的孔，且不宜加工非標(biāo)準(zhǔn)孔；二是當(dāng)需要加工超深孔或超深螺孔時(shí)，會(huì)因?yàn)榈侗L、切削扭矩大而使刀具剛性差，導(dǎo)致刀柄斷裂，有時(shí)還會(huì)因?yàn)榈侗L度受限而無法完成對金屬超深孔的加工，這使得在進(jìn)行孔加工時(shí)，不僅需要多把刀具，還需頻繁換刀和經(jīng)常調(diào)整機(jī)床尾座的位置才能實(shí)現(xiàn)，造成工人勞動(dòng)強(qiáng)度增大，輔助工時(shí)增多，工作效率降低。針對上述存在的問題，設(shè)計(jì)出一種刀具尺寸可在一定范圍調(diào)整的超深孔切削刀具，能夠有效地克服上述的技術(shù)缺陷。

2 刀具的設(shè)計(jì)原理

刀具的工作部分設(shè)計(jì)成分體可調(diào)式，將鉸刀或絲錐做成四個(gè)T形刀片，鉸刀刀片或絲錐刀片可以在刀具內(nèi)錐形零件（即金屬圓臺(tái)體）表面上的T形槽內(nèi)沿斜向滑動(dòng)，從而使刀片在刀具的徑向有少量的伸縮位移，促使刀具的直徑有所變化，以適應(yīng)加工不同孔徑的需要，因此就可以利用一把刀具進(jìn)行多種規(guī)格尺寸孔的加工。再將刀具的頸柄部設(shè)計(jì)成可調(diào)撐架式，從而在加大刀柄長度的同時(shí)保證了刀具的剛度，以實(shí)現(xiàn)超深孔的加工要求。

3 刀具的具體結(jié)構(gòu)

刀具由工作部分、長桿和支撐架構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 可調(diào)式超深孔切削刀具結(jié)構(gòu)示意圖

圖1（a）為刀具的工作部分，是本刀具的主體，它由T形切削刀片、空心金屬圓柱套、金屬圓臺(tái)體、螺紋壓板和兩個(gè)螺栓等組成。T形刀片的切削部分（刃口部分）仍然保留了原有鉸刀或絲錐的結(jié)構(gòu)特征，即具有引導(dǎo)錐、切削錐部、圓柱部和倒錐部。圖1（b）為刀具的頸柄部，它由長桿與支撐架組成。

空心金屬圓柱套4上開設(shè)有四個(gè)相等的長方槽，四個(gè)T型絲錐刀片或T型鉸刀刀片（如圖3、圖4、圖5所示）即可在其中沿半徑方向伸縮；T型刀片安裝在金屬圓臺(tái)體錐形表面上的帶斜度的T形槽（如圖2所示）中，螺紋壓板1通過螺紋連接配合旋緊在空心金屬圓柱套4的左端。在金屬圓臺(tái)體5左右兩側(cè)的中心分別加工有起調(diào)節(jié)刀片升降作用的螺紋孔，旋動(dòng)金屬圓臺(tái)體5兩側(cè)的螺栓即可帶動(dòng)金屬圓臺(tái)體在空心金屬圓柱套4內(nèi)作軸向移動(dòng)，由此可以升降T形刀片3，達(dá)到改變刀具徑向尺寸的目的?？招慕饘賵A柱套4的右端開設(shè)有方形沉孔，因此金屬圓臺(tái)體5的緊固亦通過旋動(dòng)左右兩個(gè)螺栓拉緊金屬圓臺(tái)體5的螺紋孔來實(shí)現(xiàn)。長桿的左端斷面為正方形，與空心金屬圓柱套4右端的方形沉孔相匹配，兩者裝配后用螺釘定位緊固；支撐架8的內(nèi)孔通過襯套來支承長桿7的右側(cè)，從而保證刀具的剛度。支撐架8可根據(jù)需要在長桿7上移動(dòng)調(diào)節(jié)支撐點(diǎn)的位置，另外長桿和支撐架8可根據(jù)機(jī)床的不同而酌情改變其結(jié)構(gòu)。T形刀片用高速鋼制作，其他工作部分的零件和頸柄部分零件用45鋼制作。

圖2 金屬圓臺(tái)體端面示意圖

圖3 T形刀片

圖4 T形絲錐刀片

圖5 T形鉸刀刀片

4 刀具的使用

4.1 裝夾與使用的注意點(diǎn)

在裝夾工件時(shí)應(yīng)保證裝夾可靠，將工件夾正、夾緊，對薄壁零件要防止夾緊力過大而將孔夾緊變形；另外，要注意刀具與工件的對中度調(diào)整，使機(jī)床主軸、鉸刀、待鉸孔三者之間的同軸度符合要求。

用該刀具進(jìn)行工件的超深孔鉸孔或超深螺孔的加工時(shí)，可先鉸削直徑較小的孔，或先加工出淺螺紋以減少加工時(shí)所產(chǎn)生的扭矩，防止刀桿斷裂。接下來再通過調(diào)節(jié)金屬圓臺(tái)體兩端的螺栓逐步調(diào)大T形刀片的徑向尺寸，進(jìn)一步加工直徑較大的孔。如確定刀具直徑無把握時(shí)，最好通過試加工，按實(shí)際情況修正刀具直徑。這樣，在加工過程中就不需要調(diào)換刀具，一把刀具可在一定尺寸范圍內(nèi)進(jìn)行多規(guī)格孔的深孔加工和非標(biāo)準(zhǔn)孔的加工，大大節(jié)約了刀具材料，減少了頻繁換刀的輔助時(shí)間，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了加工成本，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。而支撐架的安裝使用則提高了刀具的剛度和穩(wěn)定性，不但減少了因振動(dòng)而引起的加工質(zhì)量問題，還可有效地防止刀柄（長桿）的斷裂。

4.2 冷卻與潤滑

由于深孔加工時(shí)形成的細(xì)碎切屑比較容易粘附在刀刃上從而刮傷工件表面影響工件加工質(zhì)量，因此需要用適當(dāng)?shù)那邢饕簺_刷切屑以減少摩擦及磨損，同時(shí)也可帶走熱量降低切削熱，防止切屑瘤的產(chǎn)生。加工鋼件時(shí)可選用10%～20%的乳化液或70%的肥皂水加30%的煤油（孔精度要求高時(shí)）；加工鑄鐵件時(shí)可使用煤油或低濃度乳化液；加工銅件時(shí)使用乳化液；加工鋁件時(shí)使用煤油。

4.3 切削用量

首先是切削余量的考慮，深孔加工時(shí)若切削余量過大會(huì)使刀齒切削力增大，變形增大，切削熱增加，導(dǎo)致加工表面呈撕裂狀態(tài)，加工精度降低，表面粗糙，同時(shí)加劇刀齒磨損；但切削余量也不能太小，否則不能消除上道工序的殘余變形和刀痕。粗加工時(shí)的余量為0.2～0.5mm，精加工時(shí)余量為0.1～0.2mm。為減少切削熱和變形，鉸削速度應(yīng)選用較小，加工鋼件Vc=4～8m/min，加工鑄鐵件Vc=6～8m/min。進(jìn)給量也要適當(dāng)，過大會(huì)造成刀齒的磨損，也影響孔的加工質(zhì)量；過小則難以切下金屬材料，形成擠壓材料加工表面而產(chǎn)生塑性變形和加工硬化，使表面粗糙并加劇刀具磨損。加工鋼鐵件f=0.5～1mm/r。

5 結(jié)語

可調(diào)式超深孔切削刀具的特點(diǎn)是刀具的直徑和長度可調(diào)，因此可利用一把刀具實(shí)現(xiàn)一定尺寸范圍內(nèi)多規(guī)格的超深孔、非標(biāo)準(zhǔn)孔的再加工，避免了頻繁換刀，從而降低了加工成本，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，是一種結(jié)構(gòu)新穎、實(shí)用性強(qiáng)、制造費(fèi)用低，調(diào)整使用方便的超深孔切削刀具。

［1］上海市金屬切削手冊技術(shù)協(xié)會(huì).金屬切削手冊［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1994.

［2］韓柏.干切削可調(diào)式超深孔加工刀具：中國，CN201279601［P］.2009-07-29.

［3］楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［4］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.