利用组合刀具提高大平面 在立式车床上的加工效率
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数控刀具
图1 变速器箱体结构简图
1 问题的提出
2 原加工工艺
- 加工精度低。由于仅仅采用两次切削,变形大,精度难以保证。
- 加工效率低。由于首次切削深度大,切削阻力相应较大,进给量小,立式车床工作台转速低,且需要两次切削,致使加工效率较低,一个班次的加工能力仅为#*, 件。
- 装夹困难。由于是断续切削,冲击与振动较大,加工过程中零件容易松脱,危险性大。
图2 组合刀具简图
3 组合刀具
- 结构原理
- 我们转换思路,设计了一套方便易用的组合刀具,如图2所示。主要由粗车刀1、半精车刀2(兼作副刀架)、精车刀3、对刀块4、主刀架5(即立式车床的方刀架)和固定刀具的螺钉6、螺栓7组成。使用时,先放置对刀块4,在主刀架5上用两个螺栓7固定半精车刀2,然后在主刀架5上用两个螺栓7固定粗车刀1,两刀具高度差为%&mm;精车刀( 则用两个螺钉) 固定在副刀架1(即半精车刀)上,与半精车刀高度差为1.5mm。该组合刀具整体和机床主轴连接后,立式车床工作台旋转,刀具进给,一次工作行程可完成粗车、半精车、精车三道工序。与原加工工艺相比,该组合刀具有如下优点:
- 把原工艺首次切削深度10-12mm分解为粗车6-8mm,半精车4mm,精车由1mm调整为1.5mm,降低了切削力,提高了工件装夹的可靠性及加工精度。
- 切削总次数由两次降低为一次,提高了加工效率。
- 切削深度的合理分配可提高机床工作台的转速。经实践,我们把转速由23r/min提高到40r/min,这样既可以避免粗车、精车使用同一转速带来的表面粗糙度不符合图纸要求的问题,也可以提高加工效率。
- 使用该方法后,一个班次的最大加工能力由6-8件提高到10-15件。
- 我们转换思路,设计了一套方便易用的组合刀具,如图2所示。主要由粗车刀1、半精车刀2(兼作副刀架)、精车刀3、对刀块4、主刀架5(即立式车床的方刀架)和固定刀具的螺钉6、螺栓7组成。使用时,先放置对刀块4,在主刀架5上用两个螺栓7固定半精车刀2,然后在主刀架5上用两个螺栓7固定粗车刀1,两刀具高度差为%&mm;精车刀( 则用两个螺钉) 固定在副刀架1(即半精车刀)上,与半精车刀高度差为1.5mm。该组合刀具整体和机床主轴连接后,立式车床工作台旋转,刀具进给,一次工作行程可完成粗车、半精车、精车三道工序。与原加工工艺相比,该组合刀具有如下优点:
- 设计和使用该组合刀具时应注意的问题
- 由于箱体材料为灰铸铁HT200-400,且加工时为断续切削,因此宜选择抗弯强度高、耐冲击性好的钨钴类硬质合金刀具材料,如YG8A(粗车刀)、YG6(精车刀)等。
- 粗车刀1、半精车刀2、精车刀3三者之间的距离应适当选取,过小不利于排屑且会加大切削力,过大会使主刀架和副刀架固定不稳。经验数值为间隔35-40mm。
- 三把刀具应做成分体式,否则刀具刃磨困难,刀具几何参数得不到保证。
图3 粗车刀具几何参数
- 粗车刀具相关几何参数的选择
- 为加强切削刃的强度,减少主后面的摩擦与磨损,后角ao可选为10-12°(图3);
- 为及时断屑,不影响半精车刀切削,前面上应磨出断屑槽,槽底呈圆弧形,可由多段圆弧组成。沿主切削刃方向,断屑槽宽度逐渐减小,当切屑流过时可使其卷曲乃至折断;断屑槽应尽可能靠近主切削刃,仅留出很狭窄的倒棱即可,以便更可靠地卷屑和断屑,这一点是组合刀具应用成败的关键,应引起特别注意。
- 使用圆弧槽形断屑槽可使刀具获得较大的前角(ao=13-20°),而不致过于消弱主切削刃。其它几何参数的参考值如下:W=3-6mm;Rn=2-4mm;bgmin=0.3-0.5mm(刀尖部位),主偏角Kr=70-75°。
图4 精车刀具的修光刃
- 精车刀具的修光刃
- 为进一步提高加工平面的表面质量,如图4所示,刃磨时,在精车刀具刀尖部位应修磨出三段直线(或圆弧),各参数的参考值如下:副偏角K
r=0°,修光刃长度br=2-3mm,主偏角Kr=55°。这样选取几何参数后,被加工面的表面粗糙度能得到显著改善。 - 为进一步提高加工平面的表面质量,如图4所示,刃磨时,在精车刀具刀尖部位应修磨出三段直线(或圆弧),各参数的参考值如下:副偏角K
4 结论
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