針對(duì)數(shù)控車(chē)床在機(jī)械加工中存在的問(wèn)題，比如工位較少不適用于多刀位加工，大批量生產(chǎn)中四工位自動(dòng)刀架轉(zhuǎn)位故障率較高，易造成廢品及停產(chǎn)停機(jī)，以及維修故障時(shí)間較長(zhǎng)等，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種適合數(shù)控車(chē)床四工位自動(dòng)刀架使用的復(fù)式組合刀具，彌補(bǔ)了數(shù)控車(chē)床四工位自動(dòng)刀架的缺陷，對(duì)刀具刀片100°余角進(jìn)行再利用，根據(jù)試驗(yàn)加工數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用此刀具提高了效率，節(jié)約了成本。
1 序言
四工位自動(dòng)刀架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造、品種多且規(guī)格全，可滿(mǎn)足我國(guó)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床、簡(jiǎn)易數(shù)控和電子車(chē)床的使用要求。然而，在長(zhǎng)期使用中尤其是大批量生產(chǎn)使用中，暴露出較為嚴(yán)重的缺陷，如：刀架不能起動(dòng)，刀架連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、到位不停，刀架越位過(guò)沖或轉(zhuǎn)不到位，以及不能正常夾緊等。為了解決四工位自動(dòng)刀架在加工中存在的這些問(wèn)題，筆者設(shè)計(jì)了一種不換刀位即可完成內(nèi)外徑加工的刀具。
2 原用刀具及加工方式
筆者公司某零件內(nèi)外徑加工要求：內(nèi)徑76mm，外徑130mm，頭部有R400mm圓弧需要加工，加工余量較大，如圖1所示。原加工工藝為1號(hào)外圓弧車(chē)刀、3號(hào)端面內(nèi)孔車(chē)刀分別加工外圓弧及端面內(nèi)孔，1號(hào)刀位加工完成后需經(jīng)過(guò)2號(hào)刀位換刀后換到3號(hào)刀位，3號(hào)刀位加工完成后需經(jīng)過(guò)4號(hào)刀位換刀換到1號(hào)刀位，1～4號(hào)刀位刀架如圖2所示。這種方式空運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)由于頻繁刀位轉(zhuǎn)換導(dǎo)致刀架定位銷(xiāo)磨損，切削液的使用導(dǎo)致?lián)Q位接觸盤(pán)接觸不良，因此故障率較高且維修困難，維修后故障重復(fù)率較高，刀位經(jīng)常歸位不準(zhǔn)確，造成廢品[1,2]。此外順序換刀使用兩種型號(hào)刀片（見(jiàn)圖3），增加了生產(chǎn)成本。
圖1 零件結(jié)構(gòu)及尺寸
圖2 1～4號(hào)刀位刀架
a）外圓加工刀片
b）內(nèi)孔加工刀片
圖3 兩種型號(hào)刀片
3 復(fù)式組合刀具的設(shè)計(jì)
通過(guò)工藝分析和優(yōu)化，設(shè)計(jì)出復(fù)式組合刀具（見(jiàn)圖4、圖5）。該復(fù)式組合刀具是在一個(gè)刀體上設(shè)置兩個(gè)刀片安裝位，其下刀位對(duì)端面內(nèi)孔進(jìn)行加工，上刀位加工R400mm外圓弧，刀具寬度為60mm。此刀具可加工φ65mm以上內(nèi)孔，適用于加工外徑，該刀具兩個(gè)刀位共用CNMG120412刀片（見(jiàn)圖6），采用上壓鎖緊方式[3]，這種鎖緊方式適用于大進(jìn)給量切削，端面內(nèi)孔使用80°刀片尖角，外圓弧使用其側(cè)邊100°余角，當(dāng)下刀位刀片磨損后可給上刀位使用。
圖4 復(fù)式組合刀具結(jié)構(gòu)
圖5 復(fù)式組合刀具實(shí)物
圖6 CNMG120412刀片
該復(fù)式組合刀具80°與100°刀片尖角的主要參數(shù)見(jiàn)表1。
表1 80°與100°刀片尖角的主要參數(shù)
用新設(shè)計(jì)的復(fù)式組合刀具進(jìn)行試加工，可加工的零件數(shù)量有較大提高，且刀具單價(jià)下降，批量生產(chǎn)中具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。加工現(xiàn)場(chǎng)如圖7所示。
圖7 加工現(xiàn)場(chǎng)
刀具兩個(gè)刀尖相對(duì)位置是固定的，刀具在一個(gè)工位上可以設(shè)定兩組刀具偏置號(hào)——T0101、T0102，各取自用互不影響，下刀位T0101加工完成端面內(nèi)孔時(shí)，返回安全換刀點(diǎn)后換上刀位T0102號(hào)繼續(xù)加工外圓弧，使其在一個(gè)工位上一次完成產(chǎn)品內(nèi)外加工，其內(nèi)外尺寸刀補(bǔ)調(diào)整靈活方便[4,5]，程序如下。
00120
G98G54G21G40;
M03S500;
T0101;1號(hào)刀補(bǔ)下刀位加工
G0X200Z0;
......
G0X200Z100;
T0102;2號(hào)刀補(bǔ)上刀位加工
G0X120Z0;
……
M30
4 復(fù)式組合刀具的創(chuàng)新點(diǎn)
1）刀體長(zhǎng)寬為170mm×60mm，由四方刀臺(tái)上3個(gè)緊固螺栓固定，因此刀體強(qiáng)度高，裝夾穩(wěn)定，抗振性好。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，此刀具適合大切削量加工，切削次數(shù)由原來(lái)的兩次提升為一次，有效提高了加工效率，且零件表面質(zhì)量穩(wěn)定。
2）由于復(fù)式組合刀具是在刀臺(tái)一個(gè)工位上安裝，因此加工中不需換刀旋轉(zhuǎn)刀臺(tái)，解決了頻繁轉(zhuǎn)位換刀造成的故障問(wèn)題，降低了設(shè)備使用故障率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量與加工效率。
3）復(fù)式組合刀具共用一種型號(hào)刀片，尤其外圓弧是利用廢棄刀片側(cè)邊100°余角來(lái)加工，有效降低了成本。通過(guò)復(fù)式組合刀具對(duì)兩個(gè)品種10000多件產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)該刀具與同組兩工位刀具對(duì)比有效提高了產(chǎn)量20%，且避免了因刀臺(tái)轉(zhuǎn)位產(chǎn)生的故障，與同組兩工位刀具對(duì)比節(jié)省240h以上，刀具費(fèi)用降低一半。
4）通過(guò)復(fù)式組合刀具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，為后續(xù)開(kāi)發(fā)復(fù)式組合多用途刀具提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)保障。在此基礎(chǔ)上可以開(kāi)發(fā)出內(nèi)外螺紋、切槽等多用途組合刀具，有效增加四方刀臺(tái)工位，同時(shí)使用4種復(fù)式組合刀具相當(dāng)于刀位數(shù)量提高一倍，使該數(shù)控設(shè)備更適用于復(fù)雜零件的生產(chǎn)加工。
5 結(jié)束語(yǔ)
復(fù)式組合刀具在生產(chǎn)中有效彌補(bǔ)了四方刀臺(tái)的使用缺陷，提高了加工效率，降低了刀具成本，并且有效減少了刀具庫(kù)存，優(yōu)化了工藝，提高了經(jīng)濟(jì)效益，使5S管理精益生產(chǎn)更加科學(xué)。
參考文獻(xiàn)：
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（轉(zhuǎn)載）
