1.加工現(xiàn)狀及難點(diǎn)
首先介紹一下離心式水泵的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，進(jìn)水法蘭外圓部分大于加工端面部分，從20～100mm不等，如圖中L1所示，這需要增加內(nèi)孔加工刀具的懸伸20～100mm。因此，其總加工深度：L+L1≥(150～350mm)，對(duì)加工刀具而言，其懸伸太長(zhǎng)，超出4*D（D為刀桿直徑），在加工過(guò)程中刀具剛性會(huì)受影響。
加工難點(diǎn)：在實(shí)際加工過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)顫刀情況。換刀頻繁，需要不斷的測(cè)量刀尖到旋轉(zhuǎn)中心的高度，需要準(zhǔn)備不少墊片，特別是內(nèi)孔刀具，裝夾麻煩，壓緊不便。
圖1 離心式水泵殼半剖圖
2.改善措施
1)第一次改進(jìn)
針對(duì)以上的問(wèn)題點(diǎn)，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易數(shù)控內(nèi)孔刀座，第一次設(shè)計(jì)刀座如圖2所示。
圖2 第一次設(shè)計(jì)刀座
按圖中設(shè)計(jì)制造刀座進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果φ50內(nèi)孔刀具懸伸到4*D時(shí)候，刀具開(kāi)始顫刀；達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，需要進(jìn)行改善。查閱了大量的刀具資料，在山特維克金屬切削指導(dǎo)手冊(cè)里找到了問(wèn)題點(diǎn)所在。見(jiàn)圖3，圖4，圖5。為確保最佳性能，其關(guān)鍵因素是穩(wěn)定性，即需要保持刀具與刀柄實(shí)現(xiàn)最大接觸。
圖3 刀具裝夾圖
圖4 刀具夾緊要求
圖5 刀具懸伸圖示
2)第二次改進(jìn)
按照穩(wěn)定性要求，對(duì)第一代刀具內(nèi)孔進(jìn)行了改進(jìn)；見(jiàn)圖6，圖7。
(1)增加了紫色平臺(tái)部分，有原來(lái)的圓孔改成了帶有扁口的內(nèi)孔，也增加了加工的難度，有原來(lái)的車(chē)床加工改成線(xiàn)切割加工；內(nèi)孔刀桿不再有懸空部分，這樣整個(gè)內(nèi)孔與內(nèi)孔刀桿全面積接觸，消除了震動(dòng)的隱患，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，刀具懸伸可以達(dá)到4*D，效果不錯(cuò)；為此進(jìn)行定型，屬于設(shè)計(jì)一代內(nèi)孔刀座；
(2)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用，感覺(jué)效果良好；把以前的外圓刀撤掉，只使用2把內(nèi)孔刀，一把粗車(chē)，一把精車(chē)，提效非常明顯，降低了裝夾刀具的時(shí)間，剛性也得到了加強(qiáng)。
圖6 第一代內(nèi)孔刀座圖示
圖7 刀座界面草圖
圖7標(biāo)注尺寸簡(jiǎn)單說(shuō)明：
●符號(hào)的三處32±0.1；R20.08±0.05 19.1±0.05關(guān)鍵控制尺寸；
●備注01：32尺寸是關(guān)鍵尺寸，根據(jù)刀座地面到數(shù)控車(chē)回轉(zhuǎn)中心設(shè)計(jì)，部分機(jī)床是：25、32、40等三個(gè)規(guī)格尺寸，需要根據(jù)測(cè)量所得值進(jìn)行設(shè)計(jì)，要求±0.1mm,內(nèi)孔刀具在加工內(nèi)孔時(shí)：刀片刀尖到回轉(zhuǎn)中心的高度誤差越小，加工的粗糙度越小；
●在設(shè)計(jì)時(shí)，提前測(cè)量簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)刀座底面到回轉(zhuǎn)中心尺寸，要求測(cè)量誤差不要大于0.05mm；
●材質(zhì)：45鍛打；
●硬度：HRC30-35
●工藝：設(shè)計(jì)-鍛打-鉆工藝孔-調(diào)質(zhì)(HRC30-35)-線(xiàn)切割-鉆孔攻壓緊螺紋孔-車(chē)床（或數(shù)控銑）加工懸伸部分。
3)第三次改進(jìn)
使用半年后，第三次進(jìn)行較大的改進(jìn)優(yōu)化；見(jiàn)圖8。
●增加了刀座的長(zhǎng)度；有原來(lái)的120mm改成了160～220mm；
●前面部分增加了60～100mm圓體部分，裝夾部分120～150mm；
●增加了整體刀具的懸伸及剛性；切削參數(shù)隨之提高；
●φ40內(nèi)孔刀具懸伸：40*4+（60～100）=220～260mm；
●φ50內(nèi)孔刀懸伸：50*4+（60～100）=260～300mm；
●大大增加了加工深孔產(chǎn)品的范圍，可以滿(mǎn)足一般產(chǎn)品的內(nèi)孔加工；
圖8 第二代改進(jìn)型簡(jiǎn)易內(nèi)孔刀座
●在幾個(gè)機(jī)加工廠(chǎng)使用后，簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)內(nèi)孔刀座得到了推廣。
3.形成系列化產(chǎn)品
系列化產(chǎn)品包括內(nèi)孔刀具、刀套、鉆夾帽、莫氏錐柄、攻絲浮動(dòng)刀柄、中心鉸孔等系列化的刀套，與全技能數(shù)控車(chē)全部刀套整合通用；見(jiàn)圖9。
圖9 加工示意圖
刀桿、刀套、刀座爆炸圖及詳細(xì)說(shuō)明，見(jiàn)圖10，圖11。
圖10 刀具、刀套、刀座爆炸示意圖
圖11 裝配等視角圖
系列化刀套規(guī)格如下：圖12，表1，圖13。
圖12 內(nèi)孔刀套尺寸圖示
●內(nèi)孔尺寸見(jiàn)表1：
表1 內(nèi)孔刀套內(nèi)孔尺寸規(guī)格表
圖13 規(guī)格不同的內(nèi)孔刀套
莫氏2# 3# 4#刀套 根據(jù)尺寸設(shè)計(jì)加工即可，見(jiàn)圖14。
圖14 莫氏錐套尺寸表
●設(shè)計(jì)完畢，使用鉆夾帽、錐套、內(nèi)孔刀座可以直接鉆φ13以下的中心內(nèi)孔；
●使用錐柄鉆頭、錐套、內(nèi)孔刀座可以鉆≥φ13的內(nèi)孔；
配合鉆夾帽及錐柄鉆頭使用如圖15，圖16。
●使用錐柄鉆頭時(shí)，需要使用中心后尾座先鉆孔；
●再使用后尾座鉆的內(nèi)孔找正刀座的X向中心，這樣鉆頭跳動(dòng)較小，鉆孔誤差較��；
圖15 鉆孔組合刀柄爆炸圖
圖16 錐柄鉆頭
配合浮動(dòng)攻絲刀柄、莫氏錐套、內(nèi)孔刀座使用：圖17，圖18。
●注意：在使用此攻絲工藝時(shí)，需要使用浮動(dòng)刀柄；不推薦剛性攻絲；
●攻絲工件回轉(zhuǎn)中心需要提前反向打表找中，否則攻絲容易不良；
●如果中心高誤差大于0.1-005mm；需要加工刀座或墊片（銅皮）墊高，中心高控制在：±0.05mm；
●查詢(xún)數(shù)控車(chē)攻絲循環(huán)程序編制編程后進(jìn)行加工；注意需要正反轉(zhuǎn)；
圖17 莫氏ER刀柄浮動(dòng)攻絲改進(jìn)刀柄組合
圖18 浮動(dòng)攻絲刀柄等軸側(cè)視圖
配合浮動(dòng)鏜刀的運(yùn)用，適合通孔，粗糙度要求高的場(chǎng)合；見(jiàn)圖19，圖20。
●注意：開(kāi)口方向需要調(diào)整到水平；90°上方刀柄之間設(shè)計(jì)一個(gè)防脫螺絲M6；
●X向中心控制在：±0.1即可；
●鏜刀刃中心高控制在±0.15左右；
圖19 莫氏浮動(dòng)鏜刀刀柄
圖20 浮動(dòng)鏜刀運(yùn)用設(shè)計(jì)圖
設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中的照片：（實(shí)例圖21）
圖21 簡(jiǎn)易數(shù)控刀座應(yīng)用
外圓刀座與內(nèi)孔刀座配合使用，圖22。
使用左手、右手外圓刀，加工外圓、端面、背面。
圖22 外圓刀座與內(nèi)孔刀座配合使用
4.結(jié)論
經(jīng)過(guò)三次較大的改善改進(jìn)，簡(jiǎn)易數(shù)控內(nèi)孔刀座系列趨于完善，加工刀具工藝更趨合理，在刀具裝夾，刀具準(zhǔn)備，加工工藝擴(kuò)展，效率提升，產(chǎn)品質(zhì)量上有了較大的改觀及提升。
不斷的對(duì)機(jī)械加工刀具的改進(jìn)，可以不斷降低刀具準(zhǔn)備時(shí)間，提升加工效率，特別是數(shù)控加工效率的提升，是顯而易見(jiàn)的，效率最大化是數(shù)控加工企業(yè)的最高追求，技術(shù)只用更好，沒(méi)有最好；改善無(wú)止境。
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