超細（xì）刀具的齒槽（cáo）加工方法-刀具網-數控機床（chuáng）市場網

您現在的位置：刀（dāo）具（jù）網> 加工與維（wéi）修（xiū）>超細刀具的（de）齒槽加（jiā）工方法

超細刀具的齒槽加工（gōng）方法

2023-12-26 來（lái）源：沈陽飛機工業( 集團) 有限公司作者：孫玉鋼，張秀雲等

摘要: 在一些超細刀（dāo）具的製造過程中，產品報廢率極高。若在刀具進行熱處理之前進行齒槽加工，熱處理之（zhī）後往往會產生嚴重（chóng）變形且（qiě）無（wú）法校正，從而（ér）造成報廢; 熱處理之後進行齒槽加工極易造成刀具退火，導致硬度降低，嚴重影響刀具（jù）的使用性能。通過分析該類（lèi）刀具的特點，結合目前的設備加工（gōng）能力，采（cǎi）用帶有強冷的（de）設備，通過設計一套工裝來實現該類刀具的加（jiā）工，不僅大幅提高了生產效率，刀（dāo）具質量也得到了保證。

關鍵詞: 超（chāo）細刀具; 齒槽加工; 工裝; 生產效率; 刀具質量

1、引言

刀具（jù）生產過程中，一些超細（xì）刀具的加工難度高，極（jí）易造成報廢（fèi），且生產效率低。為了解決（jué）這一難題，通過分析該類刀具的特點，對現有加工（gōng）方法和設備進行綜合分析，研製出一套簡（jiǎn）易可行的工（gōng）裝，實現該類刀具的快速加工，並且通過多次加工實踐（jiàn）表（biǎo）明，該方法不但大大降低了產品報廢率，而且大幅提高了產品的加（jiā）工效率。

2、齒槽加工方法分析

2. 1 超細（xì）刀具（jù）的（de）特點

在加（jiā）工超細刀具時，可將刀具看做細長軸類零件（jiàn）。細長軸通常是指長度與直徑的比值( 簡稱長徑比) 大於 10 的（de）軸。該類刀具在製（zhì）造過程（chéng）中通（tōng）常存在以下幾個特點:

①開槽困難，開槽過程中容易產生讓刀; ②熱處理後，在磨削過程中容易產生形（xíng）狀誤差( 如腰鼓形誤（wù）差) ; ③磨削過程中容易產生（shēng）多角形（xíng）振痕; ④加工過程中容易產生徑向圓跳動; ⑤該類刀具兩端不（bú）能製中心孔，隻能製反頂尖。

2. 2 刀具齒（chǐ）槽的傳統加（jiā）工（gōng）方法

( 1) 熱處理前加工齒（chǐ）槽

方法簡介: 按照一般（bān）刀具加工的方法，在熱（rè）處（chù）理前用（yòng）銑床銑削齒槽，熱處理淬、回火後采用刃（rèn）具磨床磨削（xuē）。采用該方法需在加工時每批增加要求刀具數量的（de） 20% 左右，然後在（zài）全部加工（gōng）刀具中篩選出合格刀具，但即（jí）使這樣，每批刀具往往也不能足量交付。

存在的缺點: 由於該類刀具太細，熱處理後部分刀具變形嚴重，無法（fǎ）進行校正，即使能夠校正也往往造成刃部損壞，刃具磨床磨削時無法修複，從（cóng）而造（zào）成大量刀具（jù）報廢，製造成本較高，且會嚴重影響產品的交付（fù）工期。

( 2) 熱處理後加工齒（chǐ）槽

方法簡介: 刀具在熱處理之前不進行銑削齒槽，在熱處（chù）理之後直（zhí）接用刃具磨床進行磨削齒槽。

存在的缺（quē）點: 由於刃具磨床沒有冷卻係統，在（zài）加工過程中，進給（gěi）量稍大就會（huì）導致刀具刃部退火，從而造成刀具報廢，且加工效率低，例如一（yī）件直徑 φ3、刃長 30 的刀具，僅開槽工序（xù）就需花費 4h 以（yǐ）上; 部分具有螺旋齒槽的刀具應用這種方法進行加工時（shí），由於刃具磨床（chuáng）沒（méi）有螺旋槽（cáo）磨削裝置，全憑工人的（de）個人經驗和手法來進行加工，螺旋槽的（de）尺寸精度無法保證（zhèng）。

3、刀具齒槽新加工方法

由上述分析可知，因熱處（chù）理前加工齒槽的方法需（xū）要對熱處理工藝進（jìn）行諸多改進，且牽扯較（jiào）多人力物力，所以在此並不做深入研究，本文主要針對熱處理後加工齒槽（cáo）法進行改進。

3. 1 超細刀具（jù）齒槽熱處（chù）理後加工注意事項及（jí）要求

①消除刀具殘餘（yú）應力（lì）。刀具在磨削前，應增加校正和消除應（yīng）力的熱處理工序，避免磨削時由於（yú）內應力而使工件彎曲。

②合理選擇砂輪。選用粒度較粗、硬度較軟的（de）砂輪，以提高砂（shā）輪的自銳性。為了減少磨削力，也可將較寬的砂輪修狹。

③合理修整（zhěng）砂輪。粗磨的砂輪一定要修整得鋒利，選用尖角的金剛（gāng）鑽（zuàn）並采用較大的走刀量修整。磨削過程中，還要經常修整使砂輪保（bǎo）持（chí）鋒利狀態。

④合理選擇磨削用量。開始磨削時，工件呈（chéng）彎曲狀態，砂輪（lún）作間斷磨削，因此最初（chū）幾次接觸時要慢且（qiě）吃刀量要（yào）小，以減小衝擊力。

3. 2 設備選取

由於熱處理後加工齒槽法存在諸多弊端，該方法所用普通刃具磨（mó）床（chuáng）在加工精度以及加工能力上都達不到理想要求。以目前現有加工設備為例，需用到兩種新型的先（xiān）進磨削設備。

進口 S11 型萬能工（gōng）具磨床: 該磨床為德國DECKEL 公司研發的萬能工具（jù）磨（mó）床，設備加工精度高（gāo），適合各類（lèi）精磨刀（dāo）具加工，且能實現螺旋槽磨削，彌補了普通工具磨床的不足（zú）。缺點是自身沒有冷卻裝置，有時需要人工冷（lěng）卻（què）。

數控磨（mó）床: 該設（shè）備為 SCHNEEBEＲGEＲ公司研發的三坐標五軸數控磨床，加工能力強，能加工各類普通軸類刀具和特殊型麵刀具，且（qiě）加工精度高，設備具有（yǒu）密閉的加工環境和優秀的冷卻係統。

存在的缺點: 一（yī）些較（jiào）長、較（jiào）短類刀具因超出其工範圍會導致機床報警而無法進行加工; 加工一些尾柄較短的刀具時（shí）往（wǎng）往（wǎng）會磨削到夾套，造成（chéng）嚴重的安全事故; 大多采用一端裝夾的方式（shì）進行刀具加工，加（jiā）工一些超細刀（dāo）具時不但加工效率低（dī），而且有時還會使刀具折斷，從而造成安全（quán）事故。

3. 3 刀具齒形新加工方（fāng）法

3. 3. 1 工裝設計

采用進口 S11 型萬能工具磨床進行（háng）該類刀具（jù）齒槽加（jiā）工，經多次（cì）試驗得出，當吃刀量達到 0． 02mm 以上時，刀具（jù）有明顯的退火跡象。增加人工冷卻後效果有所改觀，但是（shì）要多（duō）增加一名操作人員協助完成，因此和普通工具磨床相比在加工效率和（hé）質量上並沒有明（míng）顯改進。所以（yǐ）主要考（kǎo）慮在數控磨床上實現該類刀具的加工。

對於超細刀具加工，數控磨床存在無法（fǎ）裝夾的問題，為了彌補這一問題，設計如下工裝來實（shí）現裝夾加（jiā）工。其（qí）中，圖 1a 為（wéi）加工方法的工裝裝配主視圖，圖 1b 為圖 1a 中的 A － A 剖視圖。

圖 1 工（gōng）裝設（shè）計

3. 3. 2 工裝使用說明及功（gōng）能實現

首（shǒu）先，刀具在熱處理之前不進行銑削齒槽，熱處理之後在刀具兩端磨製 60°錐麵; 將叉形夾箍裝配在反頂尖（jiān）上，調整（zhěng）叉形夾箍的位置（zhì），使緊（jǐn）定螺絲擰緊時正好固定在（zài）反頂尖（jiān）的平台（tái）上，如圖（tú） 1b 所示; 將反頂尖裝夾在數控磨床的夾（jiá）罐上並夾緊; 將尾座裝在數控磨床上; 將專用反頂尖裝配在（zài）尾座上，裝配（pèi）時使專用反頂尖的平台方向向上，調整尾座位置，將該類刀（dāo）具裝配在反頂尖和（hé）專用反頂尖（jiān）上，用磁力千分表組（zǔ）件檢測直（zhí）線（xiàn）度，調整尾座的位置，直（zhí）到直線度合格為止; 將定位塊裝（zhuāng）配在專用頂（dǐng）絲上，擰（nǐng）緊螺母，此時，定位塊能夠在專（zhuān）用頂絲上做輕滑合及旋轉運動; 卸（xiè）下刀（dāo）具，將小夾箍與刀（dāo）具裝配（pèi），調整（zhěng）適當位（wèi）置，擰緊專用頂絲組件（jiàn）; 裝配小夾箍和刀具（jù）組合結構，使刀具兩端的 60°錐麵裝配在反頂尖（jiān）和專用反頂尖的反窩上，同時保證定位塊在叉形（xíng）夾箍的叉型槽內（nèi），擰緊緊固螺絲（sī），使定位塊緊（jǐn）貼在叉形夾箍的叉型槽內測。

在數控磨床中（zhōng）設置該類刀具的齒槽參數，槽型加長 2mm 左右。在加工（gōng）第（dì）一件刀具時，將砂輪的走刀（dāo）速度和磨削深度（dù）等（děng）參數值調（diào）低，因為在磨削時（shí），會磨削到專用（yòng）反頂尖的平台上表麵。加工完成第一件刀（dāo）具的齒槽後，在專用反頂尖的平台上表麵會（huì）形成（chéng）與該類刀具齒槽完全相同的槽型( 圖 1a 中 M 處（chù）) ，從第二件刀（dāo）具開始，由於專用反頂尖（jiān）的平台上表麵已經存在與該類刀具齒槽（cáo）完全相同的槽型（xíng），給加工帶來足夠的進刀空間，所以開（kāi）始按正常的加工（gōng）速度進行加工。

3. 3. 3 新加（jiā）工方法的應用注意（yì）事項

①中心孔有良好的接觸麵，刀具本身（shēn）的反頂尖要（yào）經過精磨，為了減少中心孔和反頂尖的摩擦（cā），磨削（xuē）過程中還要（yào）經常（cháng）添加潤滑油。

②加工（gōng）齒槽時要減少尾座反頂尖的壓力，尾座反頂尖的壓力應比一般（bān）磨削（xuē）小，這（zhè）樣可以減小刀具壓力所引起的彎（wān）曲變形，同時還（hái）可減小刀具在磨削時因膨脹伸長所（suǒ）引起的彎曲變形。

③調整冷卻液管噴頭的位置，使冷卻液能直接噴（pēn）在切削點位置，以達到（dào）最好的冷卻效果，從（cóng）而避免刀具刃（rèn）部退火。

3. 3. 4 新加工方法的（de）優點

①能實現刀具的快速裝夾。

②能夠實現各（gè）類直（zhí）齒和螺旋齒槽的加工。

③加工（gōng）過（guò）程（chéng）中，可以采用很小的吃刀量和較高進給（gěi）速度來彌補加工效率低的問題。

④有極佳的冷卻裝置，從而避免刀具刃部退火。

⑤通過雙頂尖的方（fāng）式裝夾（jiá），有效避免了由一端裝夾而造成的磨削讓刀問（wèn）題和（hé）刀具折（shé）斷等安全事故問題。

⑥能夠從根本（běn）上解決刀具合格率問題和加工效率問題，采用該方（fāng）法加工的刀具合格（gé）率均達到 99%以上，且所用工（gōng）時是原方法的 1 /5 ～ 1 /8。

4、結語

該齒槽加工方法經過實際生產（chǎn）應用，有效避（bì）免了因熱處理造成的大量刀具報廢，使（shǐ）加工的該類刀（dāo）具（jù）合格率（lǜ）均達到 99% 以上，加工效率也大幅提升，從而（ér）大大降低了該類刀（dāo）具的加工成本（běn）。該加（jiā）工方法也已經在其他產品加工上（shàng）得到了應用推廣。

投（tóu）稿箱：
如果您有機床（chuáng）行（háng）業、企業（yè）相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網（wǎng）編輯部，郵箱（xiāng）：skjcsc@vip.sina.com

更多（duō）相關信（xìn）息

名企推薦

業（yè）界（jiè）視點

| 更（gèng）多

行業數據

| 更多

博文選萃

| 更多（duō）

數（shù）控機床