車削小型軸承內(nèi)孔用機(jī)夾刀的改進(jìn)

王 蒙，王 偉，曲龍濱

（1.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 精益辦公室 ，黑龍江 哈爾濱150036；2.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 工具分廠 ，黑龍江 哈爾濱150036；3.哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱150036）

車削小型軸承內(nèi)孔用機(jī)夾刀的改進(jìn)

王 蒙1，王 偉2，曲龍濱3

（1.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 精益辦公室 ，黑龍江 哈爾濱150036；2.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 工具分廠 ，黑龍江 哈爾濱150036；3.哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱150036）

通過對原有車削小型軸承內(nèi)孔用機(jī)夾刀的特點(diǎn)進(jìn)行分析，指出其存在的不足并進(jìn)行了改進(jìn)，使刀具材料利用率和加工效率進(jìn)一步提高。

小型軸承內(nèi)孔；機(jī)夾刀；車削；對刀

1 前言

車削內(nèi)孔工序在軸承套圈加工中是經(jīng)常遇到的。原始的焊接刀具在大批量生產(chǎn)中基本不再使用，因?yàn)椴僮髡吣サ?、換刀都費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且需要一定的技術(shù)才能達(dá)到要求。隨著數(shù)控機(jī)床的飛速發(fā)展及加工精度的提高，要求更換刀具簡單、快捷及方便，且更換后刀具的幾何尺寸與更換前相同，避免手工刃磨造成的刀具幾何尺寸誤差及安裝刀具造成的誤差。從操作較為簡單和效率方面考慮，原有內(nèi)孔都采用機(jī)夾刀車削，如圖1 所示。這種機(jī)夾刀刀片有四個(gè)切削刃或五個(gè)切削刃（本文以四個(gè)切削刃為例介紹）。當(dāng)一個(gè)切削刃磨損后，將壓緊螺絲松開后取下刀片，轉(zhuǎn)換角度使用另一個(gè)切削刃即可。在四個(gè)切削刃磨損后須更換刀片，刀片如圖2所示。對其不足之處進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)。

圖1 原有機(jī)夾內(nèi)孔刀結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 原有刀片結(jié)構(gòu)示意圖

2 原有機(jī)夾內(nèi)孔刀介紹

切削刃在切削過程中的狀態(tài)如圖3所示，只有主切削刃參加切削，副切削刃基本上不參加切削，整個(gè)刀片并沒有完全參加切削 ，也就是說整個(gè)刀片除4個(gè)切削刃有用外，其余除了起連接支承作用外并沒有起到切削作用，可見刀具材料并沒有被充分利用。

圖3 切削刃在切削過程中的示意圖

3 改進(jìn)后機(jī)夾內(nèi)孔刀介紹

3.1 刀具結(jié)構(gòu)

從既滿足使用要求又降低刀具成本考慮，刀體等部件均采用45 鋼。并且經(jīng)熱處理以提高其強(qiáng)度及耐磨性。從刀具結(jié)構(gòu)看刀體的截面等同于原有內(nèi)孔刀截面。在保證刀具正常切削情況下，刀體的幾何尺寸盡可能小一些。因?yàn)榈毒叩氖褂们疤崾潜仨毐ＷC刀具的安裝高度與主軸的中心高度基本一致。如果刀體幾何尺寸過大，使得刀具在不同機(jī)床使用時(shí)中心高無法保持一致，就縮小了刀具的適用范圍。在滿足刀具剛性的前提下，尺寸小在刀體下面增加刀墊來保證中心高一致，使得刀具的使用范圍大大增加。車削內(nèi)孔時(shí)，尺寸較小的刀具有利于排屑，并且利于刀具設(shè)計(jì)的系列化與標(biāo)準(zhǔn)化。刀具結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 改進(jìn)后內(nèi)孔刀結(jié)構(gòu)示意圖

從結(jié)構(gòu)上看，刀片形狀由原來4邊形改成圓形，切削刃由原來的4個(gè)變成任意個(gè)（理論上）。刀具磨損后，操作者只需先將壓緊螺絲松開，將刀片轉(zhuǎn)動一定角度后，再將壓緊螺絲重新壓緊即可。

3.2 刀具角度的選擇

刀具見圖5所示。刀具前角：γ取8～ 12°， 后角α取8～ 9° 。

刀具尺寸及前角γ、后角α是根據(jù)切削Gr15材料及工件內(nèi)孔尺寸范圍在40～50mm內(nèi)選取的。如果工件尺寸較小時(shí)，刀片尺寸也相應(yīng)減少，刀具強(qiáng)度將受到影響，無法保證正常切削。工件內(nèi)孔尺寸過大，切削力也將增大，須增加刀具尺寸，這樣刀具材料浪費(fèi)會較為嚴(yán)重。

從圖5看出，刀片全部切削刃都能參加切削（理論上），大大提高了刀具材料利用率，有利于刀具標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。

圖5 刀片圖

從刀具結(jié)構(gòu)不難看出，雖然刀具材料略有增加，但刀具體積也隨之增加。刀具在切削中產(chǎn)生的熱量由工件、鐵屑及刀具散發(fā)出去。當(dāng)?shù)毒叩捏w積增大時(shí)，在切削速度、切削深度、走刀量等切削用量不變的前提下，刀具帶走的熱量也相應(yīng)增加，有利于提高刀具的壽命。另外，刀具體積增大也相應(yīng)地增加了刀具剛性，減少了刀具在加工中的振動，提高了工件尺寸精度及表面光潔度。

由于刀具幾何形狀是圓形的，圓形的模具使用車床、磨床加工即可，加工簡便，效率及精度容易保證，使得模具的加工成本大大降低，從而降低了刀具的成本，有利于刀具的大范圍推廣使用。

4 結(jié)束語

改進(jìn)后的內(nèi)孔機(jī)夾刀通過使用證明，刀具壽命與原有刀具基本一致，換刀時(shí)間比原有刀具縮短了許多，進(jìn)一步降低了勞動強(qiáng)度。但由于改進(jìn)后機(jī)夾刀刀尖角圓弧半徑大于原機(jī)夾刀刀尖角圓弧半徑，切削刃與工件接觸面積相對增加，切削力也隨之增加，因此，需要機(jī)床有更高的剛度。要做刀具壽命試驗(yàn)并嚴(yán)格控制切削用量，避免刀具劇烈磨損產(chǎn)生崩刃，影響刀具整體使用。隨著機(jī)床加工工藝水平的不斷提高，改進(jìn)后的機(jī)夾內(nèi)孔刀具有廣泛的推廣價(jià)值。當(dāng)今刀具制造工藝及材料發(fā)展也相當(dāng)迅速，在刀具的體積不變的情況下更換刀具材料也能克服崩刃問題。原來使用的刀具材料為硬質(zhì)合金YT14，現(xiàn)在采用硬質(zhì)合金外表面涂層，既保持原來的韌性，同時(shí)耐磨性有所提高。此外，刀具采用金屬陶瓷材料，也提高了刀具的使用壽命，更有利于機(jī)夾內(nèi)孔刀的大范圍使用。

（編輯：鐘 媛）

Improvement on mechanical clamping cutter for turning inner hole of small size bearing

Wang Meng1,Wang Wei2,Qu Longbin3
(1.Lean Office ,Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China; 2.Tool Sub-factory,Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China;3.Harbin Hazhou Precision Bearing Manufacturing Co.,Ltd.,Harbin 150036,China)

The shortcomings of original mechanical clamping cutter for turning inner hole of small size bearing were pointed out based on analyzing its feature. The improvement was made so that both material utilization and productivity were increased further.

inner hole of small size bearing; mechanical clamping cutter; turning; cutter alignment

TH133.33,TG712

B

1672-4852（2015）04-0029-02

2015-12-02.

王 蒙（1987-），男，助理工程師.