多刀錯(cuò)位盤(pán)銑刀的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

宋曉軍，王紅來(lái)，高兵川

西安重裝銅川煤礦機(jī)械有限公司 陜西銅川 727031

彈簧導(dǎo)桿在液壓支架側(cè)護(hù)裝置中起連接與導(dǎo)向的作用，用于固定鎖銷(xiāo)板，內(nèi)置行程傳感器的液壓缸缸底等均需加工直角開(kāi)口槽。傳統(tǒng)直角開(kāi)口槽加工工藝為：首先預(yù)鉆孔，其次沿預(yù)鉆孔切線(xiàn)鋸，最后使用棒銑刀進(jìn)行銑削。由于棒銑刀外徑較小，主切削刃較長(zhǎng)，剛度較低，當(dāng)切削量較大時(shí)，加工效率低，且棒銑刀容易折斷，造成生產(chǎn)成本浪費(fèi)，不利于企業(yè)資源的有效利用[1]。同時(shí)，棒銑刀加工工藝較為復(fù)雜，包括劃線(xiàn)、鉆孔、鋸開(kāi)、銑削和清根工序，并且一次只能完成一個(gè)直角開(kāi)口槽的銑削，多次搬運(yùn)、定位、裝夾，造成人工及時(shí)間成本的浪費(fèi)。棒銑刀加工直角開(kāi)口槽示意如圖1 所示。

圖1 棒銑刀加工直角開(kāi)口槽示意

1 設(shè)計(jì)方案

西安重裝銅川煤礦機(jī)械公司為礦用液壓支架專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)家，其生產(chǎn)的液壓支架立柱千斤頂?shù)暮芏嗔悴考枰庸ぶ苯情_(kāi)口槽，為提高此類(lèi)零部件的加工效率，降低生產(chǎn)成本，公司探索設(shè)計(jì)了超寬、超深直角開(kāi)口槽多刀錯(cuò)位盤(pán)銑刀 (以下簡(jiǎn)稱(chēng)“多刀錯(cuò)位盤(pán)銑刀”)，將原有的劃線(xiàn)—鉆孔—鋸—銑削加工工藝，變更為銑加工，縮短了加工路線(xiàn)，提高了生產(chǎn)效率。多刀錯(cuò)位盤(pán)銑刀由銑刀盤(pán)、刀體、刀片槽組成，如圖2 所示。根據(jù)工件直角開(kāi)口槽的寬度、深度確定盤(pán)銑刀刀片槽的位置、數(shù)量及槽深，刀片在銑刀盤(pán)上錯(cuò)位線(xiàn)性排列，在機(jī)床主軸的帶動(dòng)下，盤(pán)銑刀刀盤(pán)每旋轉(zhuǎn)一周即可完成一次直角開(kāi)口槽在寬度方向上的銑削加工[2]。

圖2 超寬、超深直角開(kāi)口槽多刀錯(cuò)位盤(pán)銑刀

多刀錯(cuò)位盤(pán)銑刀的銑刀盤(pán)盤(pán)心處設(shè)有刀柄安裝孔以及 4 個(gè)螺釘固定孔，可通過(guò)螺栓快速將刀盤(pán)安裝在刀柄上。銑刀盤(pán)正反兩面分別設(shè)有若干個(gè)用于安裝刀體的刀片槽，刀片槽右側(cè)設(shè)有容屑槽，可將銑削過(guò)程中產(chǎn)生的切屑順利排出。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)直角開(kāi)口槽寬度和深度計(jì)算銑刀盤(pán)大小、厚度以及刀片槽的位置、數(shù)量、槽深，所有刀體沿刀盤(pán)軸線(xiàn)方向錯(cuò)位線(xiàn)性排列[3]。以西安重裝銅川煤礦機(jī)械公司生產(chǎn)的φ125/85 缸徑系列千斤頂為例，為了進(jìn)行位移數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，需要在液壓缸缸底處加工直角開(kāi)口槽，以便于完成內(nèi)置傳感器的安裝，如圖3 所示。

圖3 內(nèi)置位移傳感器液壓缸

以?xún)?nèi)置位移傳感器液壓缸為例，該液壓缸缸底直角開(kāi)口槽寬為 56 mm，深為 105 mm。經(jīng)計(jì)算，刀盤(pán)半徑=主軸半徑+溝槽深度，因此設(shè)計(jì)銑刀盤(pán)直徑為 360 mm，厚度為 50 mm，使用切刀寬度為 5 mm；共需要的切刀數(shù)量為 56÷5=11.2，由于切刀需要錯(cuò)位排列，因此共需要 12 把切刀。在刀盤(pán)正反兩面分別均布 6 個(gè)刀片槽，每個(gè)刀片槽安裝 1 把切刀，均勻安裝 12 把切刀，即刀盤(pán)正、反兩面各安裝 6 把切刀，每把刀與相鄰刀片錯(cuò)位排列。盤(pán)銑刀單面刀具切削投影如圖4 所示，其中投影 1～投影 6 為銑刀盤(pán)正面切刀錯(cuò)位排列，每把刀寬為 5 mm，相鄰切刀之間重合段為 0.4 mm；同理，銑刀盤(pán)反面 6 把切刀錯(cuò)位排列位置與圖4 相同。

圖4 切刀錯(cuò)位排列投影

通過(guò)機(jī)床主軸帶動(dòng)刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，即銑刀盤(pán)每在主軸上旋轉(zhuǎn)一周，被加工直角開(kāi)口槽完成一次寬度方向加工，且一次達(dá)到寬度尺寸，縮短了加工工藝，提升了加工效率，同時(shí)避免不同工序之間來(lái)回倒運(yùn)。

為提高生產(chǎn)效率，減少人工及時(shí)間成本，將多刀錯(cuò)位盤(pán)銑刀與工件定位壓緊工裝配合使用，如圖5 所示，可一次完成 6 個(gè)液壓缸缸底直角開(kāi)口槽切削加工。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)分析，使用新設(shè)計(jì)的多刀錯(cuò)位盤(pán)銑刀配合定位工裝后，φ125/85 規(guī)格液壓支架液壓缸缸底生產(chǎn)效率提升 6 倍，且縮短了加工工序，減少了活件在不同工序之間的倒運(yùn)，減輕了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

圖5 多刀錯(cuò)位盤(pán)銑刀銑削直角開(kāi)口槽示意

2 創(chuàng)新點(diǎn)

(1) 多刀錯(cuò)位銑削加工，銑床主軸每旋轉(zhuǎn)一周即可完成一次開(kāi)口槽在寬度方向上的銑削，成功解決了傳統(tǒng)棒銑刀加工效率低、加工精度差、易崩刃斷刃、安全生產(chǎn)無(wú)法保證等問(wèn)題，具有很好的適應(yīng)性[4]。

(2) 與傳統(tǒng)直角開(kāi)口槽加工工藝相比，多刀錯(cuò)位盤(pán)銑刀將所有加工工序整合，配合定位夾緊工裝一次完成多個(gè)直角開(kāi)口槽的銑削，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率翻倍提升，同時(shí)提升了產(chǎn)品加工質(zhì)量，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度。

(3) 在加工過(guò)程中，當(dāng)遇到不均勻或加工難度較高的機(jī)械零件時(shí)，刀片很容易受損。傳統(tǒng)的棒銑刀刀柄與刀體為一體式設(shè)計(jì)，當(dāng)?shù)扼w受損時(shí)，刀柄也無(wú)法繼續(xù)使用，造成極大的浪費(fèi)；多刀錯(cuò)位盤(pán)銑刀刀盤(pán)和刀體采用分體式設(shè)計(jì)，當(dāng)?shù)扼w受損時(shí)，可從刀盤(pán)上單獨(dú)拆卸更換，降低了銑刀的使用成本。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，新設(shè)計(jì)的超寬、超深直角開(kāi)口槽多刀錯(cuò)位盤(pán)銑刀，優(yōu)化了直角開(kāi)口槽加工工藝，改善了銑削過(guò)程的穩(wěn)定性和可靠性，生產(chǎn)率得以有效提升；同時(shí)，解決了傳統(tǒng)棒銑刀加工效率低、加工工藝復(fù)雜、刀體損耗嚴(yán)重等問(wèn)題，在提高生產(chǎn)效率、降低刀具及人工成本方面效果顯著。