一種加工中心用背鏜刀具及加工程序的設(shè)計(jì)

□ 袁禮彬

常州南車鐵馬科技實(shí)業(yè)有限公司 江蘇常州 213125

一種加工中心用背鏜刀具及加工程序的設(shè)計(jì)

□ 袁禮彬

常州南車鐵馬科技實(shí)業(yè)有限公司 江蘇常州 213125

介紹了一種新型的加工中心用背鏜刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作原理，通過(guò)編制合理的數(shù)控加工程序，使刀具能很好地解決封閉空間通孔內(nèi)臺(tái)階面的背鏜加工問(wèn)題。

背鏜刀具 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)

圖1為某型號(hào)密接式車鉤鉤體的結(jié)構(gòu)示意圖，按工藝要求，將其安排在臥式加工中心上進(jìn)行加工，2-φ72H8孔已粗鏜至2-φ71.5 mm，現(xiàn)需加工鉤尾兩通孔內(nèi)臺(tái)階面。從結(jié)構(gòu)上分析，2-φ72H8通孔的內(nèi)臺(tái)階面在鉤體內(nèi)部，受空間位置及結(jié)構(gòu)的限制，需采用背鏜工藝加工。雖然傳統(tǒng)的手動(dòng)裝刀背鏜法在普通鏜床上已得到廣泛的應(yīng)用，但這種方法應(yīng)用于自動(dòng)化程度很高的數(shù)控機(jī)床，其缺點(diǎn)非常明顯。臥式加工中心的加工區(qū)一般用全防護(hù)罩與外界隔開(kāi)，要完成背鏜工序，操作者必須隨時(shí)注意機(jī)床的運(yùn)動(dòng)情況。如圖2所示，操作者必須等停機(jī)后進(jìn)入加工區(qū)，手動(dòng)將鏜刀桿穿過(guò)φ71.5 mm孔，安裝于刀架上，再裝背鏜刀片，旋緊壓緊螺釘后，再按循環(huán)起動(dòng)指令。機(jī)床完成切削后，必須手動(dòng)卸下背鏜刀具，這樣既不安全，又影響生產(chǎn)效率，無(wú)法發(fā)揮加工中心自動(dòng)化的優(yōu)越性。因此，如要實(shí)現(xiàn)該孔內(nèi)臺(tái)階面在加工中心上高效、安全的加工，就必須設(shè)計(jì)一種合適的專用刀具，配合合理的數(shù)控加工程序，以實(shí)現(xiàn)通孔內(nèi)臺(tái)階面在加工中心上的背鏜加工，并體現(xiàn)加工中心自動(dòng)化、高效的特點(diǎn)。

▲圖1 密接式車鉤鉤體結(jié)構(gòu)示意圖

▲圖2 手動(dòng)裝刀背鏜內(nèi)臺(tái)階面

1 背鏜刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

背鏜刀具結(jié)構(gòu)如圖3所示，該刀具主要由刀體、鏜刀片、壓緊螺釘組成，其主要特點(diǎn)是：刀體尾部為側(cè)壓式直柄，刀體中間部位為連接桿，在連接桿的端部是與其垂直相交的刀座，刀柄、連接桿、刀座成一體式連接，背鏜刀片由壓緊螺釘安裝于刀座。背鏜刀片選用日本三菱公司生產(chǎn)的長(zhǎng)刃型刀片，該刀片有良好的抗振性能（采用PVD涂層薄膜技術(shù)），能承受斷續(xù)加工的抗崩損性。連接桿是由不同心的圓柱體構(gòu)成，形狀類似橢圓形。刀具前端距連接桿中心線的距離為65 mm，連接桿直徑為60 mm，兩者都小于所需通過(guò)的鉤尾通孔直徑71.5 mm，設(shè)計(jì)上保證了當(dāng)?shù)毒邔?duì)鉤尾內(nèi)臺(tái)階面加工時(shí)，鏜刀片切削刃長(zhǎng)度大于所要加工部位的尺寸，而刀具在進(jìn)入或退出已加工通孔時(shí)不發(fā)生干涉，又最大程度地提高刀桿的剛性。

▲圖3 背鏜刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2 刀具工作過(guò)程及加工程序設(shè)計(jì)

先按工藝要求加工出鉤尾通孔φ71.5 mm，加工中心自動(dòng)更換背鏜刀具，接著主軸定向，刀具中心按相對(duì)于φ71.5 mm通孔中心坐標(biāo)（31，0）定位（見(jiàn)圖4（a）），按照事先編制的加工程序，在保證刀具各部位不接觸通孔的條件下，快速穿過(guò)通孔（見(jiàn)圖4（b）），再使刀具沿X軸負(fù)方向水平偏移31 mm，使刀具回轉(zhuǎn)中心與通孔中心重合（見(jiàn)圖4（c）），然后刀具按照程序規(guī)定的切削條件，以向后工進(jìn)的方式對(duì)背腔進(jìn)行背鏜加工（見(jiàn)圖4（d）），完成背鏜后，按照與剛才相反的路徑退刀，至此單個(gè)孔的內(nèi)臺(tái)階面的加工循環(huán)完成。另一通孔內(nèi)臺(tái)階面的加工過(guò)程與此相同。

設(shè)計(jì)加工程序時(shí)，以圖1上O點(diǎn)為原點(diǎn)建立工作坐標(biāo)系，采用絕對(duì)值方式編程，則φ71.5 mm孔內(nèi)臺(tái)階面背鏜程序如下。

▲圖4 利用背鏜刀具對(duì)內(nèi)臺(tái)階面進(jìn)行背鏜加工

由于背鏜刀的進(jìn)給量較小，密接式車鉤鉤體是塑性材料，切屑呈帶狀形，且厚度較薄，易繞上刀頭，因此程序設(shè)計(jì)中增加了兩個(gè)程序段：①S1000M04，②G04P250。它們的作用是，在背鏜刀退出通孔之前，主軸以轉(zhuǎn)速1 000 r/min反轉(zhuǎn)，并延時(shí)0.25 s，將繞在刀頭上的帶狀切屑甩開(kāi)。

3 總結(jié)

加工中心專用背鏜刀具及加工程序的設(shè)計(jì)，成功地解決了在加工中心上用傳統(tǒng)刀具難以實(shí)現(xiàn)或無(wú)法完成的背鏜切削問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了加工中心背鏜加工的自動(dòng)化。實(shí)踐證明，這種刀具刀體剛性好，性能可靠，機(jī)夾式刀片更換方便，降低生產(chǎn)輔助時(shí)間。與傳統(tǒng)背鏜工藝相比，具有安全、可靠、加工精度高、效率高等顯著的優(yōu)點(diǎn)。其實(shí)用性強(qiáng)，具有較高的實(shí)用價(jià)值，對(duì)同類零件的加工，也具有很好的借鑒作用。

（編輯 美 華）

TH162

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1000-4998（2015）10-0086-02

2015年4月