【編者按】在車削加工較大批量的中小尺寸復(fù)合成形表面時(shí)，采用成形車刀具有加工質(zhì)量穩(wěn)定、加工效率高等特點(diǎn)，因此成形車刀被廣泛應(yīng)用于各類車床及自動(dòng)化生產(chǎn)線。以閥蓋數(shù)控車床加工為例酣器，介紹了成形車刀中刀頭和刀柄的設(shè)計(jì)與制作椭徙，以及應(yīng)用成形車刀后的工藝實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

關(guān)鍵詞: 數(shù)控車床 成形車刀 加工 應(yīng)用

1吝重、應(yīng)用背景

閥蓋零件簡(jiǎn)圖如圖 1 所示征乳。零件材質(zhì)為 ZQSn6 －6 － 3 錫青銅。在實(shí)際生產(chǎn)中沦匿，為節(jié)省材料及保證加工效率和質(zhì)量律姨，該閥蓋零件采用鑄造方式完成毛坯制作，并采用數(shù)控車床車削完成加工臼疫。

圖 1 閥蓋零件簡(jiǎn)圖

由圖 1 可見(jiàn)择份，該閥蓋零件的加工難點(diǎn)主要集中在零件右端，包括: ① 38 mm 外圓右側(cè)環(huán)形端面處的三角形凸起輪廓烫堤，凸起高度為 0．7 mm荣赶，尖角角度為 70°±10'，尖角處回轉(zhuǎn)直徑為36 mm; ② 28 + 0．05 mm 內(nèi)孔左側(cè)環(huán)形端面處的三角形凸起輪廓鸽斟，凸起高度為 0． 5mm拔创，尖角角度為 65° ± 10'利诺，尖角處回轉(zhuǎn)直徑為 24 mm。閥蓋使用中剩燥，上述兩處三角形凸起輪廓與閥體的對(duì)應(yīng)面相互接觸慢逾，形成機(jī)械密封，以防止泄漏灭红。

閥蓋零件右端還包括外圓侣滩、內(nèi)孔、端面比伏、內(nèi)外倒角等加工要素臊癞，且部分輪廓尺寸較小，若采用單刃車刀分段加工的方法吸畸，會(huì)給車刀準(zhǔn)備及數(shù)控車床加工程序編制等帶來(lái)較大困難绣嫉，且加工質(zhì)量和效率也難以保證。在形狀復(fù)雜的小型零件批量生產(chǎn)中翁脓，自動(dòng)車床普计、半自動(dòng)車床和數(shù)控車床被廣泛應(yīng)用。為了充分發(fā)揮車床的效能漫北，使用成形車刀是關(guān)鍵 迂唤。筆者介紹成形車刀在數(shù)控車床加工中的應(yīng)用。

2 市贡、成形車刀設(shè)計(jì)與制作

2． 1 刀頭

成形車刀是車削回轉(zhuǎn)體復(fù)合成形表面的專用刀具革惊，其刃形應(yīng)根據(jù)工件的軸剖面廓形進(jìn)行設(shè)計(jì)。成形車刀的刃形以后面法剖面內(nèi)的形狀來(lái)表示切果。由于成形車刀一般有前角骏卿、后角，因此法剖面廓形與零件的軸剖面廓形不相同淘太。設(shè)計(jì)成形車刀時(shí)姻僧，需要根據(jù)零件軸向廓形和所選定的前角、后角值求得刀具上相應(yīng)的法向廓形 蒲牧。

本例中撇贺，由于閥蓋零件的材質(zhì)為易切削材料，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以采用前角為 0°冰抢，后角一定角度的成形車刀進(jìn)行加工松嘶。當(dāng)成形車刀前角為 0°，后角大于 0°時(shí)挎扰，成形車刀前刀面的廓形和零件廓形完全相符喘蟆，后刀面的法面廓形不同于零件廓形［4］。由于零件右端的兩處三角形凸起輪廓均位于環(huán)形端面處鼓鲁，因此宜采用自右向左的軸向進(jìn)刀方式成形蕴轨。此外港谊，成形車刀設(shè)計(jì)中應(yīng)避免因刃形過(guò)于復(fù)雜而導(dǎo)致加工困難、成本高橙弱。刀刃工作長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)時(shí)歧寺，可能受機(jī)床功率、排屑困難等影響而引起振動(dòng)現(xiàn)象 傻椿。

基于以上考慮阅秀，確定采用閥蓋零件內(nèi)、外輪廓分別加工的刃形設(shè)計(jì)思路肤狞，刀頭處的部分刀刃用于加工閥蓋零件右端的內(nèi)輪廓京拣，其余部分刀刃用于加工閥蓋零件的外輪廓。設(shè)計(jì)完成的刀頭刃形尺寸如圖 2 所示货瘫。刀頭刃形加工部位如圖 3 所示帜猩，1 ～ 8 號(hào)段用于加工零件內(nèi)輪廓，8 ～ 14 號(hào)段用于加工零件外輪廓鬓灼，尾部用作刀柄夾持定位朦阶。

 圖 2 刀頭刃形尺寸

圖 3 刀頭刃形加工部位

為保證成形車刀的使用性能和壽命，刀頭采用厚度為 4 mm 的 YW 牌號(hào)硬質(zhì)合金制作瘪吭，并按刀頭后面與加工表面間不產(chǎn)生干涉的原則杰翰，合理確定各刃形處的后角。刀頭三維模型如圖 4 所示经芋。

 圖 4 刀頭三維模型

成形車刀刀頭可以采用刀具磨床或線切割機(jī)床完成加工焰诲。采用線切割機(jī)床加工的成形車刀精度高，成本低碟嘴，效率高溪食，相比用刀具磨床加工的成形車刀，具有省工序臀防、省時(shí)、節(jié)約費(fèi)用边败、合格率高的特點(diǎn)袱衷，因此具有推廣價(jià)值。用慢走絲線切割加工硬質(zhì)合金成形車刀笑窜，不僅生產(chǎn)效率高致燥，而且加工出的硬質(zhì)合金成形車刀質(zhì)量好，使用壽命長(zhǎng)排截，可穩(wěn)定嫌蚤、可靠地在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用。為保證質(zhì)量断傲，應(yīng)采用防電解電源及小脈沖寬度加工策略脱吱，并縮短脈沖電流的持續(xù)作用時(shí)間智政，控制表面變質(zhì)層在 1 μm 以內(nèi)，改善刀頭表面質(zhì)量苦频，減小內(nèi)應(yīng)力清截，避免裂紋產(chǎn)生。

2．2 刀柄

成形車刀刀柄用于裝夾刀頭梧杠，主要結(jié)構(gòu)如圖 5 所示弧蜒，材料為 45 號(hào)鋼。

圖 5 刀柄結(jié)構(gòu)

刀柄的外輪廓可由鋸削啤都、銑削等工藝完成砰穗，刀柄的   凹槽輪廓可采用線切割加工完成，刀柄的 M6螺紋孔可采用鉆孔溃锤、攻絲的工藝完成 渣么。

3、工藝實(shí)現(xiàn)

3． 1 成形車刀安裝

如圖 6 所示骄雇，對(duì)制作完成的刀頭與刀柄進(jìn)行組裝训奢，并采用緊定螺釘壓緊，然后將刀柄安裝至數(shù)控車床的刀架上瑰侥。

圖 6 成形車刀組裝

3． 2 零件裝夾

由于加工零件批量較大饼暑，一次加工數(shù)量達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)，因此采用圖 7 所示彈性夾頭進(jìn)行氣動(dòng)裝夾洗做。

 圖 7 彈性?shī)A頭

3． 3 數(shù)控車床加工

應(yīng)用成形車刀弓叛，閥蓋零件成形加工如圖 8 所示。

圖 8 閥蓋零件成形加工

由于采用了成形車刀加工诚纸，零件的輪廓形狀及尺寸精度主要由成形車刀的刀刃形狀保證撰筷，因此數(shù)控車床加工程序大為簡(jiǎn)化。以刀頭處的外刀尖點(diǎn) A 作為對(duì)刀點(diǎn)畦徘，加工程序如下:

4 毕籽、結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用成形車刀分步加工閥蓋零件內(nèi)、外輪廓井辆，解了閥蓋零件右端的加工難點(diǎn)关筒，并保證了加工質(zhì)量和效率。采用成形車刀加工閥蓋零件成形面杯缺，加工精度主要取決于刀具的制作精度蒸播，并易于保證同一批零件表面形狀、尺寸的一致性和互換性萍肆。成形車刀具有質(zhì)量穩(wěn)定袍榆、生產(chǎn)率高等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用成形車刀笆犀，有助于簡(jiǎn)化機(jī)床和夾具的結(jié)構(gòu)柜步，降低生產(chǎn)成本判原。

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