細(xì)長軸多角位鍵槽加工夾具設(shè)計(jì)

細(xì)長軸多角位鍵槽加工夾具設(shè)計(jì)

在產(chǎn)品加工過程中，經(jīng)常會遇到一些細(xì)長軸類零件，根據(jù)設(shè)計(jì)要求加工多個(gè)鍵槽，這些鍵槽尺寸、幾何公差要求較嚴(yán)，各鍵槽間、鍵槽與定位基準(zhǔn)孔間有著較嚴(yán)的角位要求，用普通的劃線方法難以保證。同時(shí)細(xì)長軸類零件剛性差，裝夾后零件易變形，裝夾困難， 在分度頭上無法裝夾，由于分度頭也存在一定的定位及傳動間隙，對于一些精度較高的零件，難以保證加工要求。通常此類零件加工需要在一些專用數(shù)控機(jī)床上加工，在批量不大的情況下，專門購買設(shè)備加工會使加工成本提高，經(jīng)濟(jì)效益降低。為此，通過設(shè)計(jì)應(yīng)用專用夾具，可在普通銑床上實(shí)現(xiàn)此類零件的加工，降低制造成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

零件技術(shù)難點(diǎn)分析

以某柴油機(jī)凸輪軸為例，該零件總長為2 452mm，直徑為125m5， 長徑比達(dá)到19.6，屬細(xì)長軸類零件。零件要求在外圓上加工6個(gè)鍵槽，鍵槽寬度尺寸為32p9，鍵槽間存在一定夾角，各鍵槽間角度偏差要求不大于±15′，并與裝配基準(zhǔn)孔φ 10H7的角度偏差不大于±15′，相對于凸輪軸外圓的對稱度不大于0.03mm。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

圖1　某柴油機(jī)凸輪軸結(jié)構(gòu)簡圖

由以上結(jié)構(gòu)分析可知該零件鍵槽加工過程中存在以下技術(shù)難點(diǎn)：①鍵槽間的角度偏差±15′及與裝配基準(zhǔn)孔φ 10H7的角度偏差不大于±15′要求較高，利用一般的對線、分度頭等加工方法難以保證。②鍵槽相對于凸輪軸外圓的對稱度不大于0.03mm，由于零件屬細(xì)長軸，剛性裝夾過程存在裝夾變形，難以保證。

通過進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和加工工藝方案研究，結(jié)合加工設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了角位分度夾具、零件定位夾具和對刀塊等夾具，保證了零件的技術(shù)要求。

夾具設(shè)計(jì)

角位分度夾具。為了保證零件鍵槽間及與裝配基準(zhǔn)孔φ 10H7的角度偏差，設(shè)計(jì)的角位分度夾具，結(jié)構(gòu)如圖2所示。該工裝通過菱形定位銷，以零件的一端定位凸臺及裝配基準(zhǔn)孔φ 10H7為基準(zhǔn)定位，根據(jù)零件的角度，設(shè)計(jì)了銑鍵槽的六方分度盤，分度盤各六方面間角度為60°±2′，在加工零件鍵槽過程中，通過螺栓、墊圈和螺母將零件與六方分度盤緊固在一起，機(jī)床主軸始終保持水平不動，通過旋轉(zhuǎn)找正六方分度盤上的六個(gè)平面在水平方向跳度不大于0.03mm，保證零件的旋轉(zhuǎn)定位，從而保證各鍵槽間的角度公差要求。

圖2　角位分度夾具

1.六方分度盤 2.螺栓 3.墊圈 4.螺母 5.菱形定位銷

定位夾具（見圖3）。由于該零件為細(xì)長軸，剛性較差，零件由于自重易發(fā)生自然彎曲，影響鍵槽加工精度。為此設(shè)計(jì)了V形塊來解決該問題。在零件加工過程中根據(jù)零件長度選擇合理的V形塊的數(shù)量，加工時(shí)通過找正樣棒，先將V形塊中心找正在一條直線上，使各V形塊中心偏差不大于0.015mm，找正后壓緊V形塊。然后再將零件裝夾到V形塊上，通過壓板壓緊零件，實(shí)現(xiàn)零件的裝夾。

圖3　定位夾具

1.壓板 2.樣棒 3.V形塊

銑鍵槽對刀塊（見圖4）。在零件加工過程中，為了提高加工效率，降低加工難度，設(shè)計(jì)了銑鍵槽對刀塊，保證鍵槽的對稱度要求。加工過程中將兩個(gè)鉸接在一起的V形塊裝夾在零件外圓上，找平對刀面后，將鍵槽銑刀裝入主軸，通過塞尺校驗(yàn)，保證鍵槽銑刀中心與對刀槽中心重合偏差不大于0.01mm，從而保證加工出的鍵槽對稱度偏差滿足設(shè)計(jì)要求。

圖4　銑鍵槽對刀塊

加工方法

在加工過程中，首先找正定位夾具的各V形塊中心，偏差不大于0.015mm。壓緊V形塊后，裝夾零件，檢查零件側(cè)母線，確保零件未發(fā)生彎曲變形。利用銑鍵槽對刀塊調(diào)整機(jī)床主軸使之與φ 125m5外圓軸線同心。然后將分度夾具裝夾在零件法蘭盤端，并用零件的φ 65h6及φ 10H7銷孔定位， 找平六方分度盤上的平面，要求100mm內(nèi)跳動差不大于0.05mm，壓緊零件后銑鍵槽（見圖1，6個(gè)鍵槽自左至右依次排序①～⑥）①、②，松開零件，工件旋轉(zhuǎn)60°，找平六方分度盤，壓緊零件，對正機(jī)床主軸與零件主軸后，銑鍵槽④，隨后按以上步驟依次加工鍵槽③⑤⑥。按以上加工步驟加工完零件后，經(jīng)過檢驗(yàn)零件完全滿足設(shè)計(jì)要求。

結(jié)語

通過設(shè)計(jì)、應(yīng)用專用的工裝夾具，可在普通鍵槽銑床上實(shí)現(xiàn)大型細(xì)長軸零件多角位鍵槽的精密加工，在保證零件加工精度的前提下，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高加工效率。應(yīng)用前景較好，可推廣。

不銹鋼加工刀具參數(shù)

導(dǎo)讀：加工不銹鋼時(shí),刀具切削部分的幾許形狀,一般應(yīng)早年角、后角方面的挑選來考慮。不管何種刀具,加工不銹鋼時(shí)都有必要選用較大的前角。增大刀具的前角可減小切屑切離和清出過程中所遇到的阻力。對后角挑選要求不非常嚴(yán)厲,但不宜過小,后角過小簡單和工件外表發(fā)作嚴(yán)峻沖突。

1、挑選刀具的幾許參數(shù)

　　加工不銹鋼時(shí)，刀具切削部分的幾許形狀，一般應(yīng)早年角、后角方面的挑選來考慮。在挑選前角時(shí)，要考慮卷屑槽型、有無倒棱和刃傾角的正負(fù)角度巨細(xì)等要素。不管何種刀具，加工不銹鋼時(shí)都有必要選用較大的前角。增大刀具的前角可減小切屑切離和清出過程中所遇到的阻力。對后角挑選要求不非常嚴(yán)厲，但不宜過小，后角過小簡單和工件外表發(fā)作嚴(yán)峻沖突，使加工外表粗糙度惡化，加速刀具磨損。并且因?yàn)閺?qiáng)烈沖突，增強(qiáng)了不銹鋼外表加工硬化的效應(yīng)；刀具后角也不宜過大，后角過大，使刀具的楔角減小，下降了切削刃的強(qiáng)度，加速了刀具的磨損。一般，后角應(yīng)比加工一般碳鋼時(shí)恰當(dāng)大些。

　　前角的挑選從切削熱的發(fā)作和散熱方面說，增大前角可減小切削熱的發(fā)作，切削溫度不致于太高，但前角過大則因刀頭散熱體積減小，切削溫度反而升高。減小前角可改善刀頭散熱條件，切削溫度有或許下降，但前角過小，則切削變形嚴(yán)峻，切削發(fā)作的熱量不易散掉。實(shí)踐表明，取前角go=15°——20°為適宜。

　　后角的挑選粗加工時(shí)，對強(qiáng)力切削的刀具則要求切削刃口強(qiáng)度高，則應(yīng)取較小的后角；精加工時(shí)，其刀具磨損主要發(fā)作在切削刃區(qū)和后刀面上，關(guān)于不銹鋼這種易出現(xiàn)加工硬化的資料，其后刀面沖突對加工外表質(zhì)量及刀具磨損影響較大，合理的后角應(yīng)為：加工奧氏體不銹鋼(185HB以下)，其后角可取6°——8°；加工馬氏體不銹鋼(250HB以上)，其后角取6°——8°；加工馬氏體不銹鋼(250HB以下)，其后角為6°——10°為宜。

　　刃傾角的挑選刃傾角的巨細(xì)和方向，確定了流屑的方向，合理挑選刃傾角ls，一般取-10°——20°為宜。在微量精車外圓、精車孔、精刨平面時(shí)，應(yīng)選用大刃傾角刀具：應(yīng)取ls45°——75°。

2、刀具的資料挑選對刀桿資料的要求加工不銹鋼時(shí)，因?yàn)榍邢髁^大，故刀桿有必要具備足夠的強(qiáng)度和剛性，防止在切削過程中發(fā)作顫振和變形。這就要求選用恰當(dāng)大的刀桿截面積，同時(shí)還應(yīng)選用強(qiáng)度較高的資料來制作刀桿，如選用調(diào)質(zhì)處理的45號鋼或50號鋼。

　　對刀具切削部分資料的要求加工不銹鋼時(shí)，要求刀具切削部分的資料具有較高的耐磨性，并能在較高的溫度下堅(jiān)持其切削性能。目前常用的資料有：高速鋼和硬質(zhì)合金。因?yàn)楦咚黉撝荒茉?00°C以下堅(jiān)持其切削性能，因此不宜用于高速切削，而只適用于在低速情況下加工不銹鋼。因?yàn)橛操|(zhì)合金比高速鋼具有更好的耐熱性和耐磨性，因此用硬質(zhì)合金資料制成的刀具更適合不銹鋼的切削加工。

　　硬質(zhì)合金分鎢鈷合金(YG)和鎢鈷鈦合金(YT)兩大類。鎢鈷類合金具有良好的韌性，制成的刀具可以選用較大的前角與刃磨出較為尖利的刃口，在切削過程中切屑易變形，切削輕快，切屑不簡單粘刀，所以在一般情況下，用鎢鈷合金加工不銹鋼比較適宜。特別是在振蕩較大的粗加工和斷續(xù)切削加工情況下更應(yīng)選用鎢鈷合金刀片，它不象鎢鈷鈦合金那樣硬脆，不易刃磨，易崩刃。鎢鈷鈦合金的紅硬性較好，在高溫條件下比鎢鈷合金耐磨，但它的脆性較大，不耐沖擊、振蕩，一般作不銹鋼精車用刀具。

　　刀具資料的切削性能關(guān)系著刀具的耐用度和生產(chǎn)率，刀具資料的工藝性影響著刀具本身的制作與刃磨質(zhì)量。宜挑選硬度高、抗粘結(jié)性和韌性好的刀具資料，如YG類硬質(zhì)合金，蕞好不要選用YT類硬質(zhì)合金，尤其是在加工1Gr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼應(yīng)決對防止選用YT類硬質(zhì)合金，因?yàn)椴讳P鋼中的鈦(Ti)和YT類硬質(zhì)合金中的Ti發(fā)作親合作用，切屑簡單把合金中的Ti帶走，促進(jìn)刀具磨損加快。生產(chǎn)實(shí)踐表明，選用YG532、YG813及YW2三種牌號資料加工不銹鋼具有較好的加工作用。

3、切削用量的挑選為了抑制積屑瘤和鱗刺的發(fā)作，進(jìn)步外表質(zhì)量，用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工時(shí)，切削用量要比車削一般碳鋼類工件稍低些，特別是切削速度不宜過高，一般引薦切削速度Vc=60——80m/min，切削深度為ap=4——7mm，進(jìn)給量f=0.15——0.6mm/r為宜。

4、對刀具切削部分外表粗糙度的要求進(jìn)步刀具切削部分的外表光潔度可減少切屑形成卷曲時(shí)的阻力，進(jìn)步刀具的耐用度。與加工一般碳鋼相比較，加工不銹鋼時(shí)應(yīng)恰當(dāng)下降切削用量以減緩刀具磨損；同時(shí)還要挑選恰當(dāng)?shù)睦鋮s潤滑液，以便下降切削過程中的切削熱和切削力，延伸刀具的使用壽命。

用于銑削加工的銑刀

用于銑削加工的銑刀

     用于銑削加工的、具有一個(gè)或多個(gè)刀齒的旋轉(zhuǎn)刀具。工作時(shí)各刀齒依次間歇地切去工件的余量。銑刀首要用于在銑床上加工平面、臺階、溝槽、成形表面和切斷工件等。

   銑刀按用途區(qū)別有多種常用的型式（圖1）。①圓柱形銑刀：用于臥式銑床上加工平面。刀齒分布在銑刀的圓周上，按齒形分為直齒和螺旋齒兩種。按齒數(shù)分粗齒和細(xì)齒兩種。螺旋齒粗齒銑刀齒數(shù)少，刀齒強(qiáng)度高，容屑空間大，適用于粗加工；細(xì)齒銑刀適用于精加工。②面銑刀：用于立式銑床、端面銑床或龍門銑床上加工平面,端面和圓周上均有刀齒,也有粗齒和細(xì)齒之分。其結(jié)構(gòu)有整體式、鑲齒式和可轉(zhuǎn)位式 3種。③立銑刀：用于加工溝槽和臺階面等，刀齒在圓周和端面上，工作時(shí)不能沿軸向進(jìn)給。當(dāng)立銑刀上有通過中心的端齒時(shí),可軸向進(jìn)給。④三面刃銑刀:用于加工各種溝槽和臺階面,其兩邊面和圓周上均有刀齒。⑤角度銑刀:用于銑削成一定角度的溝槽，有單角和雙角銑刀兩種。⑥鋸片銑刀：用于加工深槽和切斷工件，其圓周上有較多的刀齒。為了減少銑切時(shí)的沖突,刀齒兩邊有15′～1°的副偏角。此外,還有鍵槽銑刀、燕尾槽銑刀、T形槽銑刀和各種成形銑刀等。

    銑刀的結(jié)構(gòu)分為4種。①整體式:刀體和刀齒制成一體。②整體焊齒式：刀齒用硬質(zhì)合金或其他耐磨刀具資料制成,并釬焊在刀體上。③鑲齒式:刀齒用機(jī)械夾固的辦法緊固在刀體上。這種可換的刀齒可所以整體刀具資料的刀頭,也可所以焊接刀具資料的刀頭。刀頭裝在刀體上刃磨的銑刀稱為體內(nèi)刃磨式；刀頭在夾具上獨(dú)自刃磨的稱為體外刃磨式。④可轉(zhuǎn)位式(見可轉(zhuǎn)位刀具)：這種結(jié)構(gòu)已廣泛用于面銑刀、立銑刀和三面刃銑刀等。

    銑刀按齒背的加工辦法分為兩類。①尖齒銑刀：在后邊上磨出一條窄的刃帶以形成后角，由于切削角度合理，其壽數(shù)較高。尖齒銑刀的齒背有直線、曲線和折線3種方式（圖2）。直線齒背常用于細(xì)齒的精加工銑刀。曲線和折線齒背的刀齒強(qiáng)度較好，能承受較重的切削負(fù)荷，常用于粗齒銑刀。②鏟齒銑刀：其后邊用鏟削（或鏟磨）辦法加工成阿基米德螺旋線的齒背，銑刀用鈍后只須重磨前面，能保持原有齒形不變，用于制作齒輪銑刀等各種成形銑刀。

國外企業(yè)更側(cè)重于對品牌的保護(hù)，尤其是那些有著百年歷史的聞名外企，他們在成立伊始，并不苛求銷售贏利的多少，而是把企業(yè)發(fā)展要點(diǎn)，放在了品牌建設(shè)上。他們向客戶宣傳產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品怎么進(jìn)步出產(chǎn)功率，以及能為客戶降低多少出產(chǎn)成本，這種注重品牌的宣傳策略一開始就為企業(yè)的發(fā)展奠定了良好的根底。

國內(nèi)企業(yè)則正好相反，他們著重以低價(jià)招引客戶，注重眼前利益，大打價(jià)格戰(zhàn)，導(dǎo)致了刀具商場競爭，而過低的價(jià)格，使得產(chǎn)品質(zhì)量無法保證，終究客戶對國產(chǎn)圓刀片失去了決心。下面是中國品牌分切圓刀片的首要細(xì)分商場：

（1）、汽車職業(yè)汽車職業(yè)的加工特點(diǎn)一是大批量、流水線出產(chǎn)，二是加工條件相對比較固定。為了優(yōu)化出產(chǎn)，進(jìn)步質(zhì)量和功率恒力機(jī)械，汽車職業(yè)對刀具的加工功率和運(yùn)用壽命提出了十分苛刻的要求。一起，由于選用流水線作業(yè)，為了避免因換刀片導(dǎo)致整條出產(chǎn)線的停機(jī)、造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以通常選用強(qiáng)制性的統(tǒng)一換刀的方法。這對刀具質(zhì)量的穩(wěn)定性也提出了獨(dú)衣無二的高要求。

（2）、航空航天職業(yè)航空航天業(yè)的加工特點(diǎn)一是加工精度要求高，二是材料難加工。該職業(yè)所加工的零部件材料大多為耐性和強(qiáng)度都十分高的高溫合金和鎳鈦合金（如INCONEL718等），使得硬質(zhì)合金圓刀片大有用武之地。

（3）、大型渦輪機(jī)、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及柴油機(jī)出產(chǎn)企業(yè)這些企業(yè)所要加工的零件大多體積龐大、價(jià)值昂貴，在加工時(shí)，保證被加工零件的精度和少出廢品是至關(guān)重要的，所以在這些職業(yè)里也經(jīng)常選用鎢鋼圓刀片。

（4）、運(yùn)用數(shù)控機(jī)床較多的企業(yè)俗話說“好馬配好鞍”，為了進(jìn)步加工功率和產(chǎn)品質(zhì)量，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的運(yùn)用功率，往往選用硬質(zhì)合金圓刀片更易達(dá)到預(yù)期的作用。

（5）、外資企業(yè)在這些企業(yè)中，往往更注重出產(chǎn)功率和質(zhì)量的保證。由于外資企業(yè)的設(shè)備許多是引進(jìn)國外的機(jī)床和設(shè)備，選用其進(jìn)口國的圓刀片也是瓜熟蒂落的事。除此之外，還有許多其它職業(yè)，如模具職業(yè)、軍公企業(yè)等使用硬質(zhì)合金圓刀片也都十分普遍。