雙刀片錯齒車刀在重切中的應(yīng)用

中國北車集團(tuán)齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司 （黑龍江 161002） 吳景洋

粗加工主要目的是為了盡快達(dá)到最大金屬去除率的加工效果。通常我們采用的方法是：采用大尺寸刃口的機(jī)夾車刀進(jìn)行重切加工，并為半精車、精車預(yù)留一定的加工余量。由于這個階段的加工難度相對較大并在加工的總時間中占有相當(dāng)大的比例。因此，在機(jī)床功率、剛性等條件足夠滿足的前提下，通過最大限度地增加切削深度或加大進(jìn)給量等方式來大幅縮短粗加工時間是我們一直努力的方向。

1.設(shè)計背景和構(gòu)想

我公司在生產(chǎn)時常會遇到加工余量大、工期緊的軸類零件的加工，所以我們希望在粗加工序中盡快地去除余量，而常備規(guī)格的刀具無法滿足實際加工需求。

在生產(chǎn)中我們經(jīng)常會使用一種錯齒結(jié)構(gòu)的階梯面銑刀具，刀片采用分層切削方式，從而減輕切削力和分散軸徑向切削力，徑向齒差通常為0.5mm，軸向齒差從0.3～3mm，適用于大余量切削。受此啟發(fā)，我們考慮能否在車刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用刀片錯齒結(jié)構(gòu)。

2.設(shè)計結(jié)構(gòu)

（1）搭接刀片參數(shù)選用 如何合理選擇使用硬質(zhì)合金刀片，成為我們提高加工效率，保證加工質(zhì)量的一項重要工作。我們根據(jù)硬質(zhì)合金牌號的性能及使用范圍，結(jié)合工廠產(chǎn)品類型(品種雜、種類多)的特點，按被加工材料的特性進(jìn)行分類，給出了使用刀片的幾何參數(shù)和切削參數(shù)。

（2）搭接刀片形狀選用 刀片形狀要針對刀具所需主偏角的可達(dá)性來選擇刀片形狀，應(yīng)采用盡可能大的刀尖角以保證刀片強(qiáng)度和可靠性，但是這必須與所需采用的切削變化率保持均衡。大刀尖角強(qiáng)度高，但需要較高的機(jī)床功率并易于產(chǎn)生振動；小刀尖角剛性差，切削刃吃刀較小，這使得切削刃對熱量的影響更敏感。通常使用80°刀尖角 (C型刀片)的菱形刀片，因為它是.所有刀片形狀的一個有效的折中，并可適用于大多數(shù)工序。

（3）確定有效的切削刃長度la切削刃長度的確定如附表所示。

（4）主偏角kr和切削深度ap從切削深度ap與主偏角kr的關(guān)系圖中可以確定必要的最小有效切削刃長度。切削深度會影響金屬去除率、所需的切削次數(shù)、斷屑和功率要求，如圖1所示。

（5）實際工況條件 在苛刻的加工條件下，為獲得足夠的可靠性，應(yīng)考慮使用較大、較厚的刀片。當(dāng)切削至臺肩時，切削深度會急劇地增加。應(yīng)采取的措施是使用一個強(qiáng)度更高的刀片(更厚或更大) 以使刀片破裂的危險降至最小。

（6）刀具結(jié)構(gòu) 根據(jù)階梯軸的過渡尺寸連續(xù)變化而選用80°刀尖角 (C型刀片) 的菱形刀片，刀體結(jié)構(gòu)和工件的干涉關(guān)系副偏角確定40°，主偏角則為60°。

切削刃長度表

圖1 切深和主偏角的關(guān)系

如圖2所示，刀具結(jié)構(gòu)簡圖中的A、B值則參照附表中的數(shù)據(jù)確定。

圖2 刀具結(jié)構(gòu)簡圖

3.試切檢驗

經(jīng)過一年多的生產(chǎn)現(xiàn)場實際檢驗，這種雙刀片錯齒重切刀具完全滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝要求（見圖3、圖4）。這套刀具具有切削效率高、易于操作、質(zhì)量穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。另外，我們可根據(jù)不同軸類工件的形狀和庫房現(xiàn)有刀片的情況，可選擇多種形式刀片的搭接結(jié)構(gòu)來滿足實際工況需求。

圖3 搭接刀具圖

圖4 刀具和工件圖