精密鏜削調(diào)刀器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

趙忠剛，張 彬

（山東塔高礦業(yè)機(jī)械裝備制造有限公司，山東 寧陽(yáng) 271411）

鏜工可謂機(jī)械加工行業(yè)中技術(shù)最復(fù)雜的工種之一，有許多地方尊稱鏜工為“萬(wàn)能鏜”。一名合格的鏜工，需要有較好的理論基礎(chǔ)和業(yè)務(wù)素質(zhì)。鏜工在進(jìn)行精密加工時(shí)，對(duì)于無(wú)微調(diào)鏜刀的情況下，在使用普通鏜刀時(shí)，敲刀是一關(guān)鍵工序，并且不易掌握。有時(shí)在進(jìn)行鏜孔時(shí)敲刀后，通過試鏜、測(cè)量，發(fā)現(xiàn)工件孔口處的尺寸為合格尺寸，但當(dāng)把內(nèi)孔完全鏜削后，再進(jìn)行測(cè)量時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)工件孔內(nèi)部有擴(kuò)大或減小的現(xiàn)象，擴(kuò)大的情況叫“扎刀”，減小的情況叫“讓刀”。

對(duì)于“讓刀”的情況，可以再重新進(jìn)行加工，通過返工修復(fù)。但對(duì)于“扎刀”的情況，有時(shí)會(huì)造成工件的返修與報(bào)廢，其危害較大。特別是對(duì)于操作鏜床三年工齡以內(nèi)的員工，此問題的發(fā)生更為突出。

為此，我們經(jīng)過多年的推敲與探索，結(jié)合內(nèi)孔鏜削的實(shí)際特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了精密鏜削調(diào)刀器，解決了上述問題的發(fā)生，在實(shí)際應(yīng)用中，效果良好。

1 鏜削敲刀及缺陷

通常情況下，鏜工在鏜削內(nèi)孔時(shí)，通過敲刀的方式，對(duì)刀具實(shí)現(xiàn)加工工件孔時(shí)的徑向進(jìn)給，一般用手錘類工具輕敲刀塊后端，使刀塊在鏜刀桿的刀桿放刀槽中滑移，以實(shí)現(xiàn)刀具進(jìn)給的目的。注意：敲刀前需適當(dāng)松一下緊刀螺釘，敲刀后再將緊刀螺釘擰緊即可。

其缺點(diǎn)是，此敲刀方式通常是在試鏜、測(cè)量孔徑不合格后進(jìn)行的，并且是在鏜刀桿安裝在機(jī)床主軸錐孔里的情況下進(jìn)行，這就導(dǎo)致在敲刀時(shí)，鏜刀桿的錐柄部分與機(jī)床主軸的錐孔產(chǎn)生頻繁的震動(dòng)沖擊。時(shí)間長(zhǎng)了，將會(huì)導(dǎo)致鏜刀桿錐柄與機(jī)床主軸錐孔，產(chǎn)生橢圓現(xiàn)象，使它們的定位裝卡精度降低，這將導(dǎo)致鏜削過程中鏜刀桿在機(jī)床主軸錐孔內(nèi)產(chǎn)生松動(dòng)搖擺現(xiàn)象，并且隨鏜削過程中的震動(dòng)，鏜刀桿與主軸接觸狀況會(huì)發(fā)生“彈性”類型的變化，最終導(dǎo)致被加工孔的內(nèi)孔橢圓、工件內(nèi)孔的表面粗糙度降低或產(chǎn)生震動(dòng)波紋、出現(xiàn)“扎刀”或“讓刀”現(xiàn)象。更嚴(yán)重者，將會(huì)使鏜刀桿在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下從機(jī)床主軸錐孔中脫出，造成工件或刀具的損壞。

同時(shí)，由于鏜刀桿錐柄和機(jī)床主軸錐孔的橢圓問題，亦造成鏜工在敲刀后，刀具進(jìn)給尺寸產(chǎn)生規(guī)律失衡的進(jìn)給現(xiàn)象。

正常情況下，有經(jīng)驗(yàn)的鏜工師傅結(jié)合鏜刀的松緊程度、刀塊的大小及其表面粗糙情況、鏜刀桿的粗細(xì)及長(zhǎng)度等特征，對(duì)敲刀的進(jìn)給量，通過感覺是有一定的規(guī)律可控的，但也很難一次就敲刀成功，往往需要幾次才能完成。在以往的緊固刀塊方式中，對(duì)于幾經(jīng)緊固使用的刀塊，由于緊刀螺釘已將其經(jīng)常被緊固的部位擠壓出凹痕，在敲刀后再緊固刀塊時(shí)，刀塊容易產(chǎn)生滑移，導(dǎo)致敲刀量達(dá)不到預(yù)想的數(shù)值，需重新敲刀或?qū)Φ秹K修磨后再進(jìn)行安裝、校對(duì)。

2 精密鏜削調(diào)刀器的設(shè)計(jì)分析

通過對(duì)以往鏜削方式敲刀進(jìn)給的缺陷分析，如果采用不敲擊刀塊的進(jìn)給方式，鏜刀桿錐柄與主軸錐孔就不會(huì)發(fā)生震動(dòng)沖擊，它們的裝配精度，就能得到可靠的保證。

為此，可采用在不敲刀情況下的螺旋頂?shù)哆M(jìn)給的創(chuàng)新方式。如圖1 中的序號(hào)1 調(diào)刀器卡套、序號(hào)2刻度螺套和序號(hào)3 調(diào)刀螺釘組成的調(diào)刀器，利用其對(duì)刀塊進(jìn)行進(jìn)給，可實(shí)現(xiàn)在不敲刀情況下，對(duì)刀塊進(jìn)行螺旋頂?shù)哆M(jìn)給。

圖1 調(diào)刀器與鏜刀桿具示意圖

為保證刀塊進(jìn)給量與調(diào)刀螺釘旋擰的數(shù)值一致，必須杜絕在調(diào)刀過程中調(diào)刀系統(tǒng)各零件的彈性變形，即調(diào)刀系統(tǒng)各件的剛性，必須滿足調(diào)刀螺釘在頂?shù)哆^程中不發(fā)生變形的需要。在整個(gè)調(diào)刀系統(tǒng)中，當(dāng)調(diào)刀螺釘在頂?shù)哆^程中發(fā)生彈性變形的，只有調(diào)刀器的卡套。

為此，調(diào)刀器卡套的厚度必須足夠，通常為15 mm，最好是采用45 號(hào)鋼制做，并經(jīng)過淬火處理。為保證其剛性足夠和方便安裝使用，其內(nèi)孔最好略大于鏜刀桿安刀處的直徑即可，一般略大0.3 mm。

為使調(diào)刀螺釘旋擰數(shù)值明確，可在調(diào)刀器卡套上焊接一帶刻度的螺套。選擇調(diào)刀螺釘?shù)穆菥酁? mm，可將調(diào)刀螺釘和螺套的外圓刻上200個(gè)均布的細(xì)線。當(dāng)旋擰調(diào)刀螺釘時(shí)，每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)線格，調(diào)刀螺釘便軸向移動(dòng)0.005 mm，同時(shí)可使刀塊在鏜刀桿上徑向移動(dòng)0.005 mm，被鏜削內(nèi)孔直徑可增大0.01 mm。

3 刀塊緊固方法的創(chuàng)新

如果在緊刀螺釘與刀塊之間，加一個(gè)墊板，可以避免發(fā)生緊刀螺釘直接對(duì)刀塊擠壓，而使刀塊被頂部位產(chǎn)生固定的壓痕，并可解決刀塊調(diào)整后再緊固時(shí)的偏移現(xiàn)象，從而確保刀塊進(jìn)給量的穩(wěn)定性。

4 應(yīng)用技巧與注意事項(xiàng)

使用精密鏜削調(diào)刀器時(shí)，首先將鏜刀桿裝入鏜床主軸錐孔中，并對(duì)工件孔進(jìn)行微量試切削，然后測(cè)量一下此時(shí)工件孔的直徑，看與圖紙要求尺寸差多少，再將圖1 中的調(diào)刀器卡套部分套在鏜刀桿上，先松一下緊刀螺釘，旋擰調(diào)刀螺釘使其頂在刀塊后端，記下此時(shí)的刻度后，再旋擰調(diào)刀螺釘，將刀塊由鏜刀桿中向外推移，達(dá)到需要的刻度值，再將緊刀螺釘適當(dāng)擰緊即可。

通常情況下，當(dāng)試切削后工件孔余量大于0.1 mm 時(shí)，最好不要一次將刀塊調(diào)整到位，一般是先按工件孔的下限調(diào)整，試切削后，再作微量的調(diào)整。

為使墊板在調(diào)整刀塊時(shí)不產(chǎn)生滑移，可以在其與緊刀螺釘接觸的部位，加工一個(gè)定位凹面，緊刀螺釘通過此凹面定位墊板，使其在鏜刀桿刀槽孔中，不產(chǎn)生徑向移動(dòng)。

為使調(diào)刀準(zhǔn)確，精加工的刀塊表面必須平滑，并且各面相互平行。旋擰調(diào)刀螺釘時(shí)，緊刀螺釘必須對(duì)刀塊有適當(dāng)?shù)膲壕o力，防止刀塊自由松動(dòng)。實(shí)際上，由于刀刃的刀尖不會(huì)在鏜刀桿刀槽孔中心線上，當(dāng)?shù)秹K在鏜刀桿刀槽孔中進(jìn)給時(shí)，鏜刀桿中心至刀尖的半徑伸長(zhǎng)量，是略小于鏜刀塊的進(jìn)給量的，即調(diào)刀螺釘?shù)倪M(jìn)給值，是大于鏜刀桿中心至刀尖的半徑伸長(zhǎng)量的，但可忽略不計(jì)。調(diào)刀螺釘?shù)穆菁y部分，必須經(jīng)常涂油，當(dāng)磨損嚴(yán)重時(shí)，必須及時(shí)更換。

5 應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

通過應(yīng)用該型精密鏜削調(diào)刀器，對(duì)鏜削內(nèi)孔的刀塊微調(diào)，較好地控制了精密鏜削的加工精度，降低了精密鏜削對(duì)鏜工業(yè)務(wù)素質(zhì)的要求，使高難的復(fù)雜鏜削敲刀工步，變?yōu)楹?jiǎn)單易控的通常工步。同時(shí)，避免了普通敲刀方式下的各類弊端。

該精密鏜削調(diào)刀器，亦可應(yīng)用在對(duì)刀儀上，對(duì)鏜刀塊進(jìn)行調(diào)整，防止通常敲刀時(shí)鏜刀桿錐柄與對(duì)刀儀錐孔產(chǎn)生的高頻震動(dòng)，從而保護(hù)其精度，延長(zhǎng)使用壽命。

6 結(jié)束語(yǔ)

該調(diào)刀器的設(shè)計(jì)構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，很值得在鏜削加工行業(yè)和類似行業(yè)進(jìn)行推廣，特別是新員工較多的新企業(yè)，更值得推廣應(yīng)用。

[1]高澤遠(yuǎn)，王 金.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)[M].沈陽(yáng)：東北工學(xué)院出版社，1987.

[2]鄧建新，趙 軍. 數(shù)控刀具材料選用手冊(cè)[K]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．

[3]朱龍根. 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第二版）[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2002.