復合專用刀具加工閥體外圓及內(nèi)孔

中捷機床有限公司 （遼寧沈陽 110142） 田立敏

近年來油田用閥體的數(shù)量越來越多，閥體零件中法蘭端面和外圓的加工一直是該行業(yè)重點加工的部位，也是加工效率比較低的地方，圖1為閥體的零件圖。

圖1 零件圖樣

1.使用設備狀態(tài)

由圖1 所示，該零件的主要加工部位是左右法蘭兩端面、外圓φ（120±0.08）mm、外圓倒角、內(nèi)孔φ65mm、內(nèi)外斜面及孔。

在沒有使用數(shù)控機床之前，加工閥體有兩種方法：①采用專機，需要兩臺專機來完成。第一，用兩個動力頭從兩端同時加工，完成兩個法蘭面中孔的加工（見圖2）。第二，用兩個動力頭從兩端同時加工，完成兩個法蘭面外圓、倒角及背面的加工。②采用專機和車床聯(lián)合完成：第一，用專機，兩個動力頭從兩端同時加工，完成兩個法蘭面中孔的加工（見圖2）；第二，用車床通過兩次裝夾完成兩個法蘭面外圓、倒角及背面的加工（見圖3）。

2.工藝分析

從以上使用設備情況可以看出，加工閥體的這兩種方法的成本都比較高：第一種方法用兩臺專機，專機的加工特點是效率高，但柔性比較差，如果工件稍有一點變形，那專機就不能用了；第二種方法專機和車床配合，車床需要兩次裝夾才能完成，加工效率比較低。

針對閥體的這種加工特性，我們改進的方案是采用數(shù)控臥式銑鏜加工中心，再配一個數(shù)控平旋盤，既可以滿足車削外圓、法蘭面、倒角的要求又可以滿足鏜內(nèi)孔的要求，同時又可以解決加工效率問題。為了保證零件的加工精度要求，根據(jù)該件的輪廓尺寸，數(shù)控平旋盤選用德國丹得瑞生產(chǎn)，型號為UC200/BH。

圖2 用專機加工法蘭面的孔

圖3 用立車加工外圓、倒角，車背面

雖然平旋盤選定了，但是平旋盤上刀具的選擇也是很有學問的；從該工件的加工部位來看，既加工內(nèi)孔、斜面又要加工外圓、倒角、反鏜孔等，而且零件的尺寸又很小，最基本的刀具也得需要兩把刀具才能完成這些內(nèi)容。

在開始做此件的工藝方案時，我們采用兩把刀，一把是車刀，車削工件的外圓及倒角、內(nèi)孔及斜面（見圖4）。另一把是反鏜刀，反鏜孔及80兩端面（見圖5）。但用這種方法需要配備兩個平旋盤，不但增加了購置設備的成本，而且還增加了加工該件的加工時間（即需要更換平旋盤）。

圖4 用車刀加工外圓、倒角及背面

圖5 用反鏜刀加工孔D80

3.復合專用刀具分析

為了提高工件的加工效率和減少采購設備的成本，我們想了很多辦法，包括切削參數(shù)的調(diào)整、刀座的重新設計等，但效果都不明顯，特別是成本這一點不容易降下來，后來我們通過認真地研究零件圖樣和刀具的圖樣，產(chǎn)生了一個大膽的想法，就是能否把這兩把刀安裝在一個平旋盤上，這樣可以省一個平旋盤；我們經(jīng)過認真的分析和仔細計算，認為這種方法是可行的，但前提是必須做到這兩把刀分別加工各自部位時，刀具不能發(fā)生干涉才行。

零件尺寸如圖6所示，閥體零件的尺寸是：φ80mm孔的內(nèi)孔尺寸與法蘭外圓的距離是20mm，那么這兩把刀刀尖的最小尺寸只要大于25mm就可以保證兩把刀分別加工時不發(fā)生干涉，設計中要把兩把刀裝在一個刀座上，這樣才能節(jié)省一個平旋盤。

設計過程中，在充分滿足刀桿剛性的情況下，設計成兩把刀的中心距為75mm，保證了兩把刀刀尖的最小距離為34mm，遠遠大于25mm，兩把刀的安全距離是34mm－21mm=13mm，即兩把刀在單獨加工時都有13mm的空間，一把刀刀尖根本不能與另一把刀刀尖相碰，所以使用起來是安全的，加工時兩把刀裝在一個專用刀座上，專用刀座安裝在平旋盤上，這樣只用一個平旋盤既可以加工內(nèi)孔，又可以加工外圓φ（120±0.08）mm，節(jié)省一個平旋盤，降低了成本。

復合專用刀具的圖樣（見圖7）。復合專用刀具設計完成后在電腦上進行了實際的模擬切削，效果不錯，沒有發(fā)生干涉的地方。

圖8及圖9為用復合專用刀座加工外圓及內(nèi)孔的圖示。

圖6 零件內(nèi)孔尺寸與法蘭外圓的尺寸

圖7 復合專用刀具

圖8 用專用刀座加工外圓

圖9 用專用刀座加工內(nèi)孔

4.結(jié)語

經(jīng)過實際切削，上述加工方案是可行的、安全的，并且節(jié)省了一個平旋盤，同時又減少加工時間，這是一舉多得的好事。

圖10和圖11分別是現(xiàn)場用平旋盤復合專用刀具加工閥體的照片。

圖10 平旋盤上安裝專用刀具

圖11 用專用刀具加工內(nèi)孔