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因裝夾方式的不同,部有方柄、莫氏錐柄和7:24錐柄等多種形式。雙刃鏜刀有兩個(gè)分布在中心兩側(cè)同時(shí)切削的刀齒,由于切削時(shí)產(chǎn)生的徑向力互相平衡,可加大切削用量,生產(chǎn)效率高。雙刃鏜刀按刀片在鏜桿上浮動(dòng)與否分為浮動(dòng)鏜刀和定裝鏜刀。浮動(dòng)鏜刀適用于孔的精加工。它實(shí)際上相當(dāng)于鉸刀,能鏜削出尺寸精度高和表面光潔的孔,但不能修正孔的直線性偏差。為了提高重磨次數(shù),浮動(dòng)鏜刀常制成可調(diào)結(jié)構(gòu)。

為了適應(yīng)各種孔徑和孔深的需要并減少鏜刀的品種規(guī)格,人們將鏜桿和刀頭設(shè)計(jì)成系列化的基本件──模塊。使用時(shí)可根據(jù)工件的要求選用適當(dāng)?shù)哪�塊,拼合成各種鏜刀,從而簡(jiǎn)化了刀具的設(shè)計(jì)和制造。

刀具進(jìn)行預(yù)調(diào),其尺寸精度,完好狀態(tài)、必須符合要求�？赊D(zhuǎn)位鏜刀、除單刃鏜刀外,一般不采用人工試切的方法,所以加工前的預(yù)調(diào)就顯得非常重要。預(yù)調(diào)的尺寸必須精確,要調(diào)在公差的中下限,并考慮因溫度的因素,進(jìn)行修正、補(bǔ)償。刀具預(yù)調(diào)可在專用預(yù)調(diào)儀、機(jī)上對(duì)刀器或其他量?jī)x上進(jìn)行。

刀具安裝后進(jìn)行動(dòng)態(tài)跳動(dòng)檢查。動(dòng)態(tài)跳動(dòng)檢查是一個(gè)綜合指標(biāo),它反映機(jī)床主軸精度、刀具精度以及刀具與機(jī)床的連接精度。這個(gè)精度如果超過(guò)被加工孔要求的精度的1/2或2/3就不能進(jìn)行加工,需找出原因并消除后,才能進(jìn)行。這一點(diǎn)操作者必須牢記,并嚴(yán)格執(zhí)行。否則加工出來(lái)的孔就不能符合要求。

應(yīng)通過(guò)統(tǒng)計(jì)或檢測(cè)的方法,確定刀具各部分的壽命,以保證加工精度的可靠性。對(duì)于單刃鏜刀來(lái)講,這個(gè)要求可低一些,但對(duì)多刃鏜刀來(lái)講,這一點(diǎn)特別重要�？赊D(zhuǎn)位鏜刀的加工特點(diǎn)是:預(yù)先調(diào)刀,一次加工達(dá)到要求,必須保證刀具不損壞,否則會(huì)造成不必要的事故。

2、將精鏜刀座安裝在刀橋上

3、將配重塊安裝在滑動(dòng)體上

4、刀具調(diào)整:

①松開(kāi)鎖緊螺釘;

②根據(jù)刻度線粗調(diào)刀座,刀尖尺寸小于要加工尺寸0.5mm左右,[ 注意:通過(guò)復(fù)合調(diào)整精鏜刀座與刻度盤來(lái)保證粗調(diào)尺寸];

③擰緊鎖緊螺釘,擰動(dòng)調(diào)整螺釘(精鏜刀座上的),頂緊鎖緊螺釘桿部,以防讓刀;

5、用同樣方法調(diào)整配重塊,調(diào)好動(dòng)平衡;

6、鎖緊鎖緊螺釘,試鏜,測(cè)量加工孔的尺寸與要求尺寸比較,計(jì)算出偏小數(shù)值;

7、松開(kāi)鎖緊螺釘,旋刻度盤(刻度盤每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格代表0.01mm的直徑切深變化),使移動(dòng)量至計(jì)算出的偏小數(shù)值;

8、鎖緊螺釘,加工工件至尺寸。

注意事項(xiàng):

注意精鏜刀頭的調(diào)整,請(qǐng)勿過(guò)分用力(切莫旋轉(zhuǎn)刻度盤超出范圍);

用紅漆封堵的地方不能拆動(dòng),否則會(huì)損壞微調(diào)裝置;

定期保養(yǎng),注潤(rùn)滑油。

1、螺紋差動(dòng)式微調(diào)鏜刀的設(shè)計(jì)與制造

微調(diào)鏜刀由刀頭體1、內(nèi)螺紋導(dǎo)向套3、調(diào)節(jié)套6等組成,安裝在鏜刀桿2上,其中調(diào)節(jié)套6與內(nèi)螺紋導(dǎo)向套3的聯(lián)接螺紋為M27×1.5-7H,而刀頭體連接螺紋8與調(diào)節(jié)套6的聯(lián)接螺紋為M12×1.25-6H(左)。為了防止內(nèi)螺紋導(dǎo)向套3的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng),分別采用一個(gè)徑向緊定螺釘4和一個(gè)軸向緊定螺釘7。為了確保刀頭體的軸向?qū)�向移�?dòng)和固定不動(dòng),采用了兩只緊定螺釘9、10。

為了消除聯(lián)接螺紋M27×1.5-6H的間隙,采用了壓縮彈簧5。彈簧5的作用是使調(diào)節(jié)套6向右運(yùn)動(dòng),微調(diào)時(shí)調(diào)節(jié)套6的外螺紋M27×1.5的右側(cè)面與內(nèi)螺紋導(dǎo)向套M27×1.5的左側(cè)面相接觸,該彈簧力的作用方向與刀具在切削中產(chǎn)生的擠壓力方向是一致的,所以鏜刀工作時(shí)不會(huì)松動(dòng),該力經(jīng)過(guò)徑向和軸向緊定螺釘4、7,直接傳至鏜刀桿2上(見(jiàn)圖2)。

在對(duì)調(diào)節(jié)套6進(jìn)行微調(diào)時(shí),由于該聯(lián)接的外螺紋M27×1.5是右旋螺紋,故當(dāng)其順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí),將使刀頭體向左(前)移動(dòng)1.5mm;與此同時(shí)由于調(diào)節(jié)套與刀頭體連接的螺紋M12×1.25是左螺紋,在其順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí),該左螺紋又將使刀頭體向右(后)移動(dòng)1.25mm,所以此時(shí)刀頭體的實(shí)際移動(dòng)為

L=1.5-1.25=0.25(mm)

即鏜刀實(shí)際只前伸0.25mm。由于調(diào)節(jié)套6右端面上有等分刻度50格,所以旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)套6每微調(diào)一格時(shí)鏜刀的進(jìn)刀量為

0.25÷50=0.005(mm/格)=5μm/格

2 、螺紋差動(dòng)式微調(diào)鏜刀的制作要點(diǎn)

刀頭體1及刀頭體聯(lián)接螺紋8選用35CrMoA材料,這種材料的強(qiáng)度和韌性較高(硬度為30-38HRC),材料淬火變形小,高溫下蠕變強(qiáng)度高,可在600℃溫度下長(zhǎng)期工作。

調(diào)節(jié)套6宜選用40Cr材料,此材料含碳適中,綜合機(jī)械性能良好,淬透性好,熱變形小,熱處理調(diào)質(zhì)硬度為260-290HBS。

內(nèi)螺紋導(dǎo)向套3選用20Cr材料,并在其內(nèi)螺紋M27×1.5表面和內(nèi)孔f20表面采用滲碳或滲氮,使其內(nèi)表面硬度達(dá)55-58HRC;外圓表面不作滲碳或滲氮處理,其硬度為22-25HRC,與鏜刀桿2的硬度相近。

內(nèi)螺紋導(dǎo)向套3的兩個(gè)外圓柱表面,分別選用f26 H7/k6,f34 H9/d9;f26 H7/k6為裝配基準(zhǔn)孔,兩外圓柱表面和內(nèi)孔的不同軸度允差為0.01mm以內(nèi),否則將會(huì)產(chǎn)生裝配應(yīng)力。內(nèi)螺紋導(dǎo)向套3的內(nèi)孔與刀頭體的外圓配合選用f20H8/g7較好,以確保刀頭體在切削時(shí)不易產(chǎn)生振動(dòng)。

調(diào)節(jié)套6與刀頭體聯(lián)接螺紋M12×1.25-6H(左),其內(nèi)外螺紋應(yīng)按DH,Dh精度加工,此時(shí)內(nèi)外螺紋的配合間隙為Xmin=EI-es=0,可提高其調(diào)節(jié)精度,減少螺紋間隙。

彈簧5選用60SiMn,硬度為45-50HRC,彈簧的規(guī)格為1.6×24&time;12,n=3圈,預(yù)壓力約為50-60N。

兩只緊定導(dǎo)向螺釘?shù)南聢A柱表面最好采用20Cr,進(jìn)行滲碳處理,其緊定導(dǎo)向圓柱部分的尺寸與刀頭體鍵槽寬度的配合采用,滲碳表面為50-55HRC。

3 、微調(diào)鏜刀的安裝與調(diào)整

安裝時(shí)應(yīng)先將內(nèi)螺紋導(dǎo)向套3圓周上兩個(gè)預(yù)制孔對(duì)正鏜刀桿2上的兩緊定導(dǎo)向螺釘孔,裝入鏜刀桿2的孔中,再擰入緊定導(dǎo)向螺釘,使內(nèi)螺紋導(dǎo)向套3基本定位,然后在鏜刀桿對(duì)應(yīng)位置上,與內(nèi)螺紋導(dǎo)向套3配鉆,攻絲并裝上徑向和軸向緊定螺釘,使內(nèi)螺紋導(dǎo)向套3完全固定。

擰出兩個(gè)緊定導(dǎo)向螺釘、裝入彈簧5和調(diào)節(jié)套6,使彈簧壓縮約10mm,基本上達(dá)到規(guī)定的預(yù)壓力;固定調(diào)節(jié)套6使其不轉(zhuǎn)動(dòng),擰入刀頭體和刀頭體聯(lián)接螺紋8的組合件,使M12×1.25螺紋進(jìn)入深度約) 扣螺紋,再對(duì)正刀頭體上的鍵槽與緊定導(dǎo)向螺釘孔的方位擰入兩個(gè)緊定導(dǎo)向螺釘9、10,使刀頭體1不轉(zhuǎn)動(dòng),鏜刀即全部裝配完畢。

調(diào)整時(shí),必須先用對(duì)刀板或百分表將鏜刀刀尖預(yù)調(diào)至理想尺寸(±0.1mm范圍)內(nèi),稍微松開(kāi)兩個(gè)緊定導(dǎo)向螺釘,再轉(zhuǎn)動(dòng)雙螺紋調(diào)節(jié)套6進(jìn)行微調(diào)。微調(diào)好后,再將兩個(gè)緊定導(dǎo)向螺釘擰緊,鏜刀即可工作。

經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明,螺距差動(dòng)式微調(diào)鏜刀微調(diào)精度高,操作簡(jiǎn)單方便,工作穩(wěn)定性好,加工時(shí)不易振動(dòng),能自動(dòng)消除M27×1.5螺紋的間隙;同時(shí),該微調(diào)鏜刀的刀頭體采用可轉(zhuǎn)位刀片,容易拆裝更換,可廣泛用于坐標(biāo)鏜床和數(shù)控機(jī)床上的精密孔加工。該微調(diào)鏜刀調(diào)節(jié)范圍小,為適應(yīng)大孔的加工,可通過(guò)改變刀頭體1的不同長(zhǎng)度以擴(kuò)大調(diào)節(jié)范圍。

機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀是將具有合理幾何形狀和切削刃的成品可轉(zhuǎn)位刀片通過(guò)機(jī)械夾固方法裝配在刀桿上,當(dāng)一條切削刃加工磨損至不能再用時(shí),可通過(guò)轉(zhuǎn)位迅速更換新的切削刃。采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀進(jìn)行加工具有以下特點(diǎn):

刀具幾何參數(shù)和切削性能穩(wěn)定,定位精度和重復(fù)精度較高,可保證刀尖位置變化在工件精度允許范圍內(nèi)以及加工精度的一致性。

刀片夾緊可靠,在切削力沖擊、振動(dòng)及切削熱作用下不易松動(dòng)。刀具壽命長(zhǎng),無(wú)需刃磨,操作簡(jiǎn)便,可縮短停機(jī)換刀等輔助工時(shí)。

刀桿轉(zhuǎn)位方便、快捷,并可反復(fù)使用,使用壽命長(zhǎng),可減少庫(kù)存量,簡(jiǎn)化刀具管理。

機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀設(shè)計(jì)前角g=-4°,刃傾角l=-4°,切削刃具有足夠強(qiáng)度,可承受較大切削力沖擊,避免刀尖崩刃。 ;

可轉(zhuǎn)位車刀片選用菱形國(guó)標(biāo)通用刀片,可保證切削過(guò)程中自動(dòng)卷屑及曲線加工的平穩(wěn)性,且易于實(shí)現(xiàn)刀具標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,適合自動(dòng)化生產(chǎn)中的仿形車削。

刀具采用螺銷壓緊式結(jié)構(gòu),螺釘通過(guò)刀片沉孔夾緊刀片,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,零件少,定位精度高,刀刃轉(zhuǎn)位重復(fù)精度高,容屑空間大。

根據(jù)被加工材料特點(diǎn),并考慮切削過(guò)程中刀刃的磨損,采用TiC+Al2O3+TiN復(fù)合涂層刀片。這種刀片可減小切屑與刀具的摩擦,在切削高溫下仍可保持高硬度及良好的抗氧化性,從而可提高刀片使用壽命,降低零件表面粗糙度。

2 、刀具設(shè)計(jì)方法

需加工的差速器殼體內(nèi)球面尺寸分別為S=f138.5mm、f124mm、f161mm。工件材料:球墨鑄鐵GH45-33-15(芯部硬度HB150~190)。加工精度要求:相對(duì)于基準(zhǔn)的位置度公差為f0.03mm,表面粗糙度Ra1.6µ;m。切削用量:切削速度vc=2m/s,進(jìn)給量f=0.4mm/r,切削深度ap=3mm。加工機(jī)床:S1-325型數(shù)控機(jī)床。

刀具設(shè)計(jì)步驟如下:

根據(jù)被加工零件材質(zhì)及加工要求,刀片材料選用YG6硬質(zhì)合金基體的新型復(fù)合涂層(TiC+Al2O3+TiN)刀片。根據(jù)被加工零件特點(diǎn)及切削參數(shù),刀片緊固形式設(shè)計(jì)為螺銷壓孔式結(jié)構(gòu)。 可轉(zhuǎn)位刀片型式選用菱形國(guó)標(biāo)通用刀片,刀尖角為55°,法向后角為7°,單面有V型斷屑槽,刀片厚度S=3.97,刀尖圓角半徑re=0.4±0.1mm;根據(jù)加工精度要求,刀片精度選用M級(jí)。確定可轉(zhuǎn)位刀片型號(hào)為DCMT11T304-V1。 ;

刀片切削刃長(zhǎng)度Sa=ap/sinkrcosl=3/sin62.5°cos-4°=3.39mm;粗車時(shí)應(yīng)滿足切削刃長(zhǎng)度L≥1.5Sa=5.086mm,所選刀片的主切削刃邊長(zhǎng)L≈11.6mm,可滿足切削要求。

機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀刀頭,車刀刀桿槽的幾何角度設(shè)計(jì)

已知參數(shù):刀片法向后角anb=7°,刀片刃傾角lsb=0°;車刀的獨(dú)立角度kr=62.5°,ls=4°,預(yù)選后角ao=4°;刀桿槽主偏角krg=kr=62.5°,刀桿槽刃傾角lsg=ls=-4°。則刀桿槽前角gog可按下式計(jì)算:tangog=(tananb-a0/cosls)/1+tananbtanao/cosls)coslsg=0.052364957

可得aog=2.9975528°,取aog=3°。驗(yàn)算車刀后角ao:arctan(tananb-tanaogcoslsg)cosls/(1+tananbgogcoslsg)=0.06992572 可得ao=3.99°,與預(yù)選后角ao=4°接近,表明預(yù)選后角值合理。

確定可轉(zhuǎn)位車刀刀桿與刀夾聯(lián)結(jié)方式:根據(jù)機(jī)床型號(hào)及中心高,為增加刀桿強(qiáng)度,刀桿截面尺寸設(shè)計(jì)為不等截面,裝刀刀夾與刀桿通過(guò)楔面自鎖聯(lián)結(jié),可使刀具裝卸快捷、準(zhǔn)確、可靠。

3、設(shè)計(jì)的機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀刀頭

采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車削方法替代原球面锪鉆加工方法后,不需制造專用夾具,在數(shù)控機(jī)床上一次裝夾即可完成差速器殼體內(nèi)球面的加工。由于減少了換刀等輔助工時(shí),提高了數(shù)控機(jī)床的加工效率,刀具無(wú)需刃磨,耐用度提高,使生產(chǎn)效率提高2倍,刀具成本降低75%。由于避免了原加工方法因刀具重磨帶來(lái)的加工誤差,產(chǎn)品質(zhì)量也得到有效保證。

1、鏜刀桿上刀孔加工誤差對(duì)鏜孔質(zhì)量的影響。

刀孔尺寸12F7中心平面與機(jī)床回轉(zhuǎn)中心有偏差,原因?yàn)棰俚犊准庸づc刀桿中心有偏差;②刀桿安裝與主軸回轉(zhuǎn)中心有偏差(車床上使用時(shí)較易產(chǎn)生),由于12F7的中心平面與回轉(zhuǎn)中心存在偏差,當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí),產(chǎn)生一個(gè)隨旋轉(zhuǎn)角度變化而方向也改變的徑向分力,這樣鏜出的孔徑將會(huì)大于浮刀尺寸。

刀孔尺寸25F7兩側(cè)面與旋轉(zhuǎn)中心不垂直。如果刀孔尺寸25F7兩側(cè)面與刀桿中心不垂直,則浮動(dòng)鏜刀將在孔中傾斜,這樣鏜出的孔徑將變小,而且還會(huì)產(chǎn)生明顯的刀痕。刀孔尺寸的制造誤差。鏜刀與刀孔為間隙配合,如果間隙太大,鏜孔時(shí)就會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng),這樣將使加工出的孔徑尺寸不穩(wěn)定,并產(chǎn)生振紋。

2、半精鏜孔質(zhì)量對(duì)浮銷的影響

半精鏜孔質(zhì)量的好壞,直接影響浮動(dòng)鏜削的質(zhì)量。在浮動(dòng)鏜孔之前,半精鏜孔必須達(dá)到圓柱度、同軸度要求,表面粗糙度要低于Ra3.2。此外,半精鏜后余量不能太大,一般比鏜刀尺寸小0.06-0.12。

3、鏜削用量對(duì)浮鏜質(zhì)量的影響

合理選用適當(dāng)?shù)溺M削用量也很重要,鏜削速度和進(jìn)刀量過(guò)大或過(guò)小,都會(huì)影響孔徑尺寸和光潔度,合理的切削用量為:鑄件Vc=12m/min,f=1-2mm/r;鋼件Vc=10m/min,f=0.5-1mm/r。

4、如何提高鏜削質(zhì)量

從以上分析來(lái)看,影響浮動(dòng)鏜削質(zhì)量的關(guān)鍵是刀孔的加工精度,而傳統(tǒng)的刀孔只能通過(guò)插削加工,不能保證較高的形位公差、尺寸公差和光潔度。

在鏜削較深內(nèi)孔時(shí),由于鏜桿的剛性受到限制,鏜削時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng),使浮鏜尺寸精度和光潔度下降。通過(guò)改成圖4形式后,由于"O"型圈的支承作用,將大大增強(qiáng)鏜削的穩(wěn)定性。不同尺寸的內(nèi)孔,只要更換相應(yīng)尺寸的活塞,較方便。從使用效果來(lái)看,基本解決了加工深孔所產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題。

另外,浮動(dòng)鏜削時(shí)應(yīng)加柴油冷卻與潤(rùn)滑,浮刀導(dǎo)向角要全部移入孔內(nèi)后方可鏜削。

Komet公司的工程師們也在鏜桿內(nèi)安裝了導(dǎo)軌,采用伺服電機(jī)來(lái)傳動(dòng)鏜刀片,可使一錐形刀桿軸向移動(dòng),也可使鏜刀片向外擴(kuò)大到更大的直徑或向內(nèi)縮小到更小的直徑。這取決于鏜刀的設(shè)計(jì),它可通過(guò)一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng),自動(dòng)地對(duì)兩個(gè)平面進(jìn)行補(bǔ)償。鏜刀頭的行程范圍可以變化,比如MO42可以在-1.0~+1.5mm的行程范圍內(nèi)調(diào)節(jié)1mm,而U軸可偏離中心移動(dòng)高達(dá)±25mm,鏜削精度可達(dá)±10mm。

盡管這種自動(dòng)化系統(tǒng)的費(fèi)用較高,但其投資能夠很快得到回報(bào),特別是在大批量生產(chǎn)過(guò)程中。比如在汽車工業(yè)中,MO42鏜刀頭可根據(jù)儀表測(cè)量值對(duì)連桿的每一次切削進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。再比如,一個(gè)U軸鏜削系統(tǒng)在鏜削時(shí),可使一臺(tái)加工中心的加工能力在某種意義上像車床那樣,能夠切削凹面和進(jìn)行倒角,有效地增加了一個(gè)加工軸。同時(shí),一臺(tái)加工中心可以鏜削一個(gè)在高速情況下難以在卡盤上裝夾的零件。因?yàn)榇藭r(shí)旋轉(zhuǎn)的只是鏜刀,而工件是不旋轉(zhuǎn)的,因此加工中心可以用這種刀具在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行加工生產(chǎn),以達(dá)到所要求的表面光潔度。

1、智能刀具

Makino公司使用的是Smart系列智能刀具。Makino公司采用的方法不是利用電機(jī)進(jìn)行傳動(dòng),而是采用切削液使其通過(guò)刀具,在流經(jīng)切削區(qū)潤(rùn)滑和冷卻前,迫使切削液起到另一個(gè)作用,那就是幫助清除切屑。一種稱作冷卻液可調(diào)鏜桿或CABB的雙重鑲刀片設(shè)計(jì)形式的鏜刀,其中包含一個(gè)內(nèi)部的尼龍氣囊。隨著壓力的增加,氣囊隨之膨脹,迫使含有鑲刀片刀架上的兩個(gè)刀片向外擴(kuò)張,因此使刀具的直徑擴(kuò)大。

然而,為了適應(yīng)氣囊的要求,鏜刀所需的局限直徑至少應(yīng)為51mm。為了使這一機(jī)構(gòu)能縮套在鏜刀上,其直徑應(yīng)小到25.4mm,為此,設(shè)計(jì)組開(kāi)發(fā)了一種"簡(jiǎn)易密封"裝置。Makino公司在兩個(gè)鑲刀片之間增加了一個(gè)夾心鋼片。這一中心件是固定的,隨著壓力的增加,里面的液體將推動(dòng)刀片向外分離。

雖然Makino公司設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了精度達(dá)到0.51mm的鏜桿,但其設(shè)計(jì)的大部分CABB鏜刀精度卻能達(dá)到0.25mm左右。其原因是因?yàn)楫?dāng)?shù)毒叩木�度一旦大大超過(guò)這一數(shù)值時(shí),對(duì)于大部分工作而言,精度就開(kāi)始過(guò)度下降。大部分的鑲刀片在需要更換前,其磨損只有0.127mm或更少。因此,仍然有余地使刀具擴(kuò)大至第二次、甚至擴(kuò)大至第三次使用。

對(duì)Duratec 2.5L發(fā)動(dòng)機(jī)缸體進(jìn)行精加工這一性能可以使其減少許多無(wú)效的生產(chǎn)時(shí)間,比如用于對(duì)偏移量的調(diào)節(jié)、更換刀具和通過(guò)鏜孔將刀具退出。這樣,就可以在進(jìn)刀過(guò)程中加工,并擴(kuò)大間隙一般在每一鏜孔的底部然后在退刀過(guò)程中進(jìn)行加工。CNC數(shù)控機(jī)床的軟件可以根據(jù)主軸背面獲得的壓力讀數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。為了達(dá)到很高精度,可采用氣壓表測(cè)量孔徑,并給閉環(huán)控制系統(tǒng)提供必要的反饋信息。

Makino公司制造了一種能夠在切削過(guò)程中使鑲刀片徑向內(nèi)、外移動(dòng)的另一類液壓鏜刀,可鏜削略呈橢圓形的孔徑,其直徑≥51mm。由于CNC數(shù)控機(jī)床的切削液壓力是可變的,其鑲刀片后面的葉片彈簧既可以使鑲刀片向外推動(dòng)延伸,也可以在松弛后將它向內(nèi)拉緊。其每側(cè)最大的移動(dòng)距離為0.127mm。在發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中,這一較小的移動(dòng)量足以使孔徑成形,并糾正其圓柱度問(wèn)題。

2、 模塊式組合鏜刀

模塊式鏜刀即是將鏜刀分為:基礎(chǔ)柄(Basic Holder)、延長(zhǎng)器(Extension)、減徑器(Reduction)、鏜桿、鏜頭(Boring Head)、刀片座(Insert Holder)、刀片(Insert)、倒角環(huán)等多個(gè)部分,然后根據(jù)具體的加工內(nèi)容(粗鏜、精鏜;孔的直徑、深度、形狀;工件材料等)進(jìn)行自由組合。這樣不但大大地減少了刀柄的數(shù)量,降低了成本,也可以迅速對(duì)應(yīng)各種加工要求,并延長(zhǎng)刀具整體的壽命。

模塊式鏜刀最先出現(xiàn)在歐洲市場(chǎng),大約20年前日本大昭和精機(jī)株式會(huì)社(BIG)與瑞士KAISER公司進(jìn)行技術(shù)合作,BIG-KAISER模塊式鏜刀首次出現(xiàn)在日本市場(chǎng),并逐漸取代了一體式鏜刀的地位。

現(xiàn)代鏜刀之所以能夠提供高精度和較大靈活性的另一因素是模塊式組合鏜刀的制造商也像其他的制造商那樣,已經(jīng)投資了較好的生產(chǎn)加工工藝,以便充分發(fā)揮現(xiàn)代機(jī)床的加工能力。因此,模塊式組合鏜刀具有更高的精度。零件的組裝重復(fù)精度達(dá)到0.0127~0.0178mm是可以接受的。情況不再如此了。Ingersoll刀具公司的模塊式組合刀具一般的公差尺寸范圍為2~4mm。

Ingersoll公司的模塊式鏜刀可根據(jù)用戶的需要,直接將庫(kù)存的模塊元件組裝成鏜削系統(tǒng)。當(dāng)然,這并不是意味著單件的實(shí)心鏜桿將很快在任一時(shí)間退出歷史舞臺(tái)。Ingersoll公司也投資了一條實(shí)心鏜桿生產(chǎn)線,使用導(dǎo)向塊作為它們的起點(diǎn),他們可能會(huì)應(yīng)用PCD鑲刀片加工有色金屬,或使用CBN鑲刀片加工鑄鐵。只需調(diào)節(jié)刀片的前、后角,就能夠使孔徑達(dá)到相應(yīng)的精度要求。

這類鏜桿不需要隨同鉆孔就可以自動(dòng)鏜孔。有時(shí)候,Ingersoll刀具公司根據(jù)所謂的可控刀桿來(lái)生產(chǎn)這類鏜桿,就可以對(duì)主軸和工件之間任何未經(jīng)校準(zhǔn)的地方進(jìn)行補(bǔ)償,因此效果非常不錯(cuò)。這些刀桿上裝有調(diào)節(jié)螺絲,可補(bǔ)償X軸和Y軸的傾斜角度,從而使操作人員可根據(jù)工件的相對(duì)位置來(lái)測(cè)量調(diào)節(jié)刀具。

這類刀具的其中一項(xiàng)用途就是鏜削加工汽車的閥座。生產(chǎn)一種特殊的刀具應(yīng)用于一種可控的刀桿上,也許就能夠使客戶不必對(duì)氣缸體或氣缸蓋進(jìn)行磨削加工,其經(jīng)濟(jì)效益是十分可觀的。

3、聯(lián)軸機(jī)構(gòu)提高鏜刀的穩(wěn)定性

鏜削加工技術(shù)的另一新發(fā)展導(dǎo)致采用更好的刀具夾持方式。例如為了能夠在車床上進(jìn)行鏜削加工,Sandvik Coromant公司開(kāi)發(fā)了一種稱作EasyFix易于夾持的套筒,這種套筒簡(jiǎn)化了刀具在中心線死點(diǎn)上的調(diào)節(jié)程序。當(dāng)安裝較小直徑的鏜桿時(shí),這一功能可以幫助用戶節(jié)約很多時(shí)間,因?yàn)檩^小直徑的鏜桿較難控制,一般應(yīng)用于中心線偏差較小而危害極大的地方。

對(duì)于旋轉(zhuǎn)刀具的應(yīng)用領(lǐng)域而言,Sandvik公司的工程師們將全部精力集中在刀具的穩(wěn)定性方面。在過(guò)去,人們將刀具夾持在只有直柄和幾個(gè)螺絲的端銑刀夾座上。使用Allen螺絲的普通夾持機(jī)構(gòu)和鏜刀夾座只能對(duì)直徑產(chǎn)生7%~10%的影響力。由于接觸量較少,因此不太穩(wěn)定,容易產(chǎn)生振動(dòng),尤其在今天切削速度普遍較高、而又處于長(zhǎng)期懸掛的情況下更是如此。因此,許多刀具制造商重新又回到了制圖板前,開(kāi)始開(kāi)發(fā)可提高穩(wěn)定性的聯(lián)軸機(jī)構(gòu)。

在Sandvik公司,工程師們使用該公司的Coromant Capto聯(lián)軸機(jī)構(gòu),這種機(jī)構(gòu)是以多邊形系統(tǒng)為基礎(chǔ)的,可以使鏜桿的接觸面沿著其聯(lián)軸機(jī)構(gòu)的軸線部分均勻地分布在圓周上。夾座后的活動(dòng)螺絲以大約35.6N的軸向拉力,將該機(jī)構(gòu)的各零件一起拉向鎖緊錐體上。這樣,不但獲得了面對(duì)面的接觸,而且還保證了刀具四周的夾持力。聯(lián)軸夾持機(jī)構(gòu)可使切削力分布在整個(gè)多邊形的周圍,每一聯(lián)軸機(jī)構(gòu)的偏差為0.0051mm。

由于其接觸面大、軸向拉力高、光滑的淬火表面硬度達(dá)RC63,因此其所產(chǎn)生的穩(wěn)定性和剛性使模塊式組合刀具比實(shí)心刀桿具有更好的優(yōu)越性。各元件之間的連接點(diǎn)不但不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),而且還可以將鏜桿分成幾個(gè)部分,從而使其與更加合適、有利的頻率協(xié)調(diào)。采用這種概念的模塊式組合刀具,實(shí)際上其加工性能比實(shí)心鏜桿更加穩(wěn)定。

盡管采用更加穩(wěn)定的設(shè)計(jì)和更好的生產(chǎn)技術(shù)具有重要的意義,但不平衡性是該工藝所固有的缺點(diǎn),在現(xiàn)今高主軸轉(zhuǎn)速的情況下已變成了一個(gè)尖銳的問(wèn)題。加工鏜刀一般是一種在主軸上偏心安裝的刀具。刀具的移動(dòng)方向垂直于旋轉(zhuǎn)軸,并由此而產(chǎn)生較大的不平衡性,從而對(duì)直徑進(jìn)行修正。由于在過(guò)去幾年中,主軸的速度在不斷提高,因此要保持公差精度和較好的表面光潔度就越來(lái)越困難了。

4、提高鏜刀的平衡性

鑒于此,幾十年來(lái),鏜刀制造商們?cè)阽M刀頭上增加了平衡配重裝置。采用這種類型的第一代產(chǎn)品需要技術(shù)和時(shí)間。在調(diào)節(jié)直徑的同時(shí),操作人員需要手工調(diào)節(jié)重量,技術(shù)人員需要在平衡機(jī)上測(cè)定刀具,調(diào)節(jié)配重裝置,直到刀具達(dá)到平衡為止。如果對(duì)刀具的調(diào)節(jié)需要盡可能擠出每一秒時(shí)間的話,采用這類方法所花的時(shí)間實(shí)在是太長(zhǎng)了。

為此,像BIG Kaiser精密刀具公司那樣的刀具制造商們開(kāi)發(fā)了可自動(dòng)補(bǔ)償平衡的鏜刀頭,用戶在鏜削直徑時(shí)可使鏜刀起到平衡的作用。當(dāng)鑲刀片移動(dòng)時(shí),配重裝置也在相反的方向上不斷地移動(dòng)來(lái)補(bǔ)償平衡。因此,只需作一次調(diào)節(jié)。這種方法既可節(jié)約時(shí)間,又可降低產(chǎn)生誤差的機(jī)率。

Command公司還安裝了一種內(nèi)置機(jī)構(gòu),在加工特殊的直徑時(shí),可簡(jiǎn)化其Urma MicroMax鏜刀頭的平衡程序。其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是可以讓操作人員精確地平衡鏜刀頭,而不需要將它們放在平衡機(jī)上測(cè)量。這種方法可以比普通的刀具采用更高的鏜削速度。在平衡狀態(tài)下的鏜削加工,還能提高正圓度和表面光潔度。在某些情況下,當(dāng)旋轉(zhuǎn)的速度高達(dá)20000r/min時(shí),鏜刀頭就會(huì)充分發(fā)揮出這些優(yōu)越性。

在穩(wěn)定性方面的改善并不局限于鏜刀頭的創(chuàng)新。刀具制造商也在努力采取各種措施,以克服鏜刀的振動(dòng)問(wèn)題,例如在其內(nèi)部安裝一些防振機(jī)構(gòu)。安裝這些機(jī)構(gòu)以后,可延伸其實(shí)際長(zhǎng)度:使直徑縱橫的比例或懸臂長(zhǎng)度達(dá)到直徑的15倍。在某些情況下,如果能夠正確地使用協(xié)調(diào)原理和鑲刀片幾何形狀,Sandvik Coromant公司還可使鏜桿的長(zhǎng)度達(dá)到直徑的20倍。

雖然防振裝置會(huì)增加鏜桿的成本,但Sumitomo公司認(rèn)為其新型防振X鏜桿將能改變這一技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性能。這種鋼制的鏜桿包括一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械防振裝置,據(jù)報(bào)告稱該裝置可以很好地控制振動(dòng),從而可產(chǎn)生很高的表面光潔度,在6倍直徑的情況下,可延長(zhǎng)刀具的使用壽命。

刀具系統(tǒng)具有更好的平衡性和更大的剛性,這一優(yōu)點(diǎn)使它能夠配置應(yīng)用一些鑲刀片技術(shù),對(duì)于鏜削加工而言,意義重大。例如,Sandvik Coromant公司已經(jīng)在其精加工鏜刀系列上增加了帶有清掃裝置的鑲刀片。因?yàn)樵谇鍜哐b置幾何形狀上的刃面較長(zhǎng),而且清掃裝置也加強(qiáng)了刀尖半徑,并使刀刃能保持較長(zhǎng)的切屑。清掃裝置的幾何形狀不僅提高了進(jìn)給速度,而且也提高了表面光潔度,實(shí)際上還省去了磨削工序。因?yàn)樗鼈冞�允許采用很鋒利的刀刃,要在孔徑上保持0.5‰的公差是很不尋常的。

當(dāng)然,在切削過(guò)程中的接觸面越大所產(chǎn)生的摩擦力就會(huì)越大。因此,Sandvik公司為其清掃器鑲刀片設(shè)計(jì)了特殊級(jí)別和特殊幾何形狀,從而使切削動(dòng)作盡可能地自由,以限制熱量的產(chǎn)生,并承受所可能產(chǎn)生的額外熱量。Sandvik公司還推薦使用通過(guò)刀具的切削液,以幫助冷卻切削區(qū)域,使其保持很好的公差尺寸。

為了提高粗加工的生產(chǎn)率,Sandvik公司引進(jìn)了三刃模塊式組合鏜桿CoroBore 820。該公司的工程師們?yōu)檫@一旋轉(zhuǎn)刀具開(kāi)發(fā)了一種模塊式結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌系統(tǒng),代替普通的套筒式機(jī)構(gòu),以使其能夠固定安裝到雙刃鏜桿上的兩個(gè)孔穴中。額外增加的孔穴可比雙切削頭形式的裝置的生產(chǎn)率提高50%。

現(xiàn)代鏜刀較好的平衡性和穩(wěn)定性,還具有另一重要的優(yōu)點(diǎn),這就是它們可以使用有先進(jìn)材料制成的鑲刀片,例如CBN鑲刀片和帶有PCD刀尖或PCD刃面的鑲刀片。為了改善高轉(zhuǎn)速鏜刀的平衡有效性,Seco Carboloy公司曾經(jīng)做過(guò)許多試驗(yàn),特別是對(duì)于像鋁材那樣的有色金屬。

本實(shí)用新型涉及一種孔加工用單刃微調(diào)精鏜刀,包括刀體和刀桿,其特征在于:所述刀體內(nèi)置有滑動(dòng)刀夾,滑動(dòng)刀夾上固定有微調(diào)螺母,微調(diào)螺桿通過(guò)限位螺母、限位襯套和刀體連接,所述微調(diào)螺母與所述微調(diào)螺桿組成一對(duì)螺紋傳動(dòng)機(jī)構(gòu),所述滑動(dòng)刀夾端部置有刀桿,并由鎖緊螺釘鎖緊固定,刀片置于所述刀桿的端部。所述微調(diào)螺桿的一端設(shè)置有刻度盤,刻度盤與所述限位螺母之間安裝有蝶形彈簧。與現(xiàn)有的微調(diào)精鏜刀相比,本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊,采用螺紋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整方便,鏜孔范圍可從φ2mm至φ150mm,刻度盤每旋轉(zhuǎn)一格,精度為0.01mm,調(diào)整范圍大,調(diào)整精度高。

工作原理

本實(shí)用新型屬于一種浮動(dòng)式鏜刀,包括鏜刀體及壓蓋,由兩塊刀片組成的用壓蓋扣壓并保持浮動(dòng)在鏜刀體上的鏜刀片,進(jìn)給量微調(diào)機(jī)構(gòu),其特征是:進(jìn)給量微調(diào)機(jī)構(gòu)有機(jī)地構(gòu)成于鏜刀體和鏜刀片之中,刀片的刀刃連線恒正交于機(jī)床主軸線。因而它比較現(xiàn)有浮動(dòng)式鏜刀有兩方面優(yōu)點(diǎn):①進(jìn)給量可直接微調(diào),無(wú)須拆卸刀片;②工作時(shí),刀刃恒以主軸為軸心旋轉(zhuǎn),故而鏜孔精度更高。

快換鏜刀桿

本實(shí)用新型提供了一種鏜床、鏜銑床和加工中心用的省力快換鏜刀桿。它由錐柄、刀體臺(tái)階軸、摩擦緊固套、快換刀桿和刀頭緊固螺釘組成。其特點(diǎn)是臺(tái)階軸表面與摩擦緊固套內(nèi)孔是無(wú)間隙配合,快換刀桿與刀體臺(tái)階軸靠螺紋連接,在擰緊螺紋時(shí),其端面A與摩擦緊固套端面a緊貼,同時(shí)摩擦緊固套的另一端面與刀體臺(tái)階軸端面c緊貼,從而使快換刀桿、摩擦緊固套和刀體臺(tái)階軸連成一個(gè)整體,從而實(shí)現(xiàn)了定心和傳扭。

具有一個(gè)或兩個(gè)切削部分、專門用于對(duì)已有的孔進(jìn)行粗加工、半精加工或精加工的刀具。鏜刀可在鏜床、車床或銑床上使用。因裝夾方式的不同,鏜刀柄部有方柄、莫氏錐柄和7:24錐柄等多種形式。

自數(shù)控(NC)技術(shù)問(wèn)世以來(lái),數(shù)字顯示技術(shù)已在CNC機(jī)床和坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上大量應(yīng)用。此外,數(shù)顯千分尺、數(shù)顯卡尺等數(shù)顯量具也已得到廣泛使用。但是,數(shù)顯技術(shù)在精密鏜刀上的應(yīng)用卻一直進(jìn)展緩慢,其制約因素主要是鏜孔加工中使用的冷卻液和鏜頭的高速旋轉(zhuǎn)。

過(guò)去,在加工中心上進(jìn)行鏜孔加工時(shí)必須非常小心,盡量避免四處飛濺的冷卻液進(jìn)入鏜頭數(shù)顯裝置的電子元件中。如今,采用內(nèi)冷卻設(shè)計(jì)的新型鏜刀已能較好解決這一問(wèn)題。由于冷卻液可通過(guò)刀具內(nèi)部的通道直接到達(dá)切削部位,從而實(shí)現(xiàn)了冷卻液與鏜頭數(shù)顯裝置的完全隔離。此外,新型數(shù)控鏜刀的外部進(jìn)行了良好密封,可有效防止冷卻液與數(shù)顯裝置中的電子元件接觸。

在高速鏜削加工中,鏜頭的高速旋轉(zhuǎn)、離心力以及鏜頭本身的不平衡都可能引起較大振動(dòng),從而損壞靈敏的數(shù)顯裝置。新型鏜頭通過(guò)采用一種內(nèi)置平衡機(jī)構(gòu),可以在高速鏜削時(shí)減小或消除有害的振動(dòng)。帶數(shù)顯讀數(shù)屏的精密鏜頭已能夠用于轉(zhuǎn)速達(dá)16000r/min的高速鏜削加工。

新型鏜頭的數(shù)字顯示屏可直接顯示出鏜刀滑塊的位移量,而不必通過(guò)調(diào)刀螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)量來(lái)確定位移量。由于鏜桿直接安裝在鏜刀滑塊上,因此鏜頭的數(shù)顯讀數(shù)值可以真實(shí)反映出鏜刀的位移量,而不會(huì)受到螺桿空程誤差的影響。數(shù)顯鏜頭的這一特點(diǎn)使其可以更快速、更精密地調(diào)整鏜孔直徑,并可實(shí)現(xiàn)對(duì)加工偏差或刀具磨損的誤差補(bǔ)償。

大多數(shù)鏜刀都需要通過(guò)試切-測(cè)量(cut-and-measure)操作來(lái)確定其設(shè)定尺寸,即首先對(duì)一小部分被加工孔進(jìn)行試切鏜削,然后測(cè)量其加工孔徑。通常,這就意味著需要將鏜刀從機(jī)床上卸下來(lái),再安裝到一臺(tái)對(duì)刀儀上對(duì)鏜刀尺寸進(jìn)行微調(diào)修正,以獲得正確的孔徑尺寸。這種預(yù)調(diào)操作之所以必要,是因?yàn)橹苯釉跈C(jī)床上對(duì)普通鏜頭的游標(biāo)刻度盤進(jìn)行讀數(shù)和預(yù)調(diào)相當(dāng)困難,但是,這種操作方式可能造成鏜孔尺寸超差或損壞工件。

由于在機(jī)床上安裝鏜刀時(shí)難以預(yù)測(cè)其刀尖偏差,因此需要采用試切-測(cè)量操作來(lái)預(yù)調(diào)刀具。如果采用易于讀數(shù)的新型數(shù)顯鏜刀,則可能實(shí)現(xiàn)直接在機(jī)床主軸上對(duì)刀具鏜孔直徑進(jìn)行微調(diào),其尺寸調(diào)整范圍可達(dá)0.0001〃(0.00254mm)。即使因?yàn)闄C(jī)床主軸的進(jìn)刀限制,必須將鏜刀從機(jī)床上卸下來(lái)進(jìn)行孔徑尺寸調(diào)整,新型數(shù)顯鏜刀的調(diào)刀過(guò)程也更快速、更精確。

微米鏜孔刀具,雙微調(diào)機(jī)構(gòu),微調(diào)精度0.002MM。