高效精巧去毛刺倒角鉆锪孔切削工具

尚亞國際貿(mào)易公司 (上海 230106) 章宗城

不同零件有多種多樣的表面，除主要的工作表面外，還有許多次要的表面，如表面和孔口的倒角面、零件互相聯(lián)接的螺釘孔及其兩端面以及蔭蔽螺釘頭和螺母的埋頭孔等。雖精度要求不高，但也需逐一加工，不可缺少。一臺(tái)機(jī)器這類表面加在一起，總加工量是非常大的。如留有毛刺尖角，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可是產(chǎn)生應(yīng)力集中和疲勞裂紋的根源。毛刺脫落掉到零件工作和支承表面，會(huì)直接影響機(jī)器工作性能。毛刺存在會(huì)影響下面工序的定位。除去毛刺做出倒角有利于配合零件間的裝配?？卓诙嗣媾c孔中心應(yīng)垂直，否則螺釘或其他配合件鎖緊后會(huì)對(duì)自身和被聯(lián)接件造成附加彎曲載荷，也影響機(jī)器的工作性能和使用壽命。

通孔進(jìn)出口兩端的毛刺、倒角、端平面和埋頭孔等的加工，一般必須翻轉(zhuǎn)零件，多次定位安裝才能完成;有些不對(duì)稱和特別形狀的零件，翻轉(zhuǎn)后沒有可靠的工藝定位基面，還必須重新設(shè)計(jì)制造特殊專用夾具。特別是大零件翻轉(zhuǎn)再定位很費(fèi)工費(fèi)時(shí)，這些均使整個(gè)機(jī)器的生產(chǎn)效率下降，為加工這些表面而不得不增加成本。

基于關(guān)注這些量大而平凡又繁瑣的問題，1961年好優(yōu)利 (HEULE)公司在瑞士成立，即大力研究開發(fā)能在一個(gè)工序、一次安裝、一次往復(fù)走刀中，高質(zhì)量高效地完成通孔進(jìn)出口兩端去毛刺、倒角、锪出兩端平面、埋頭孔，甚至包括鉆孔等復(fù)合工步的專用刀具和加工方法。其獨(dú)特的創(chuàng)意及所開發(fā)的精巧、簡易且可靠的刀具和工藝引起全球制造業(yè)的重視，目前分銷商已遍布各地，并在美國和中國等處設(shè)立了分公司。當(dāng)前HEULE公司主要有4大類產(chǎn)品。

(1)COFA通用型去毛刺刀具。能在一個(gè)工序、一次安裝、一次往復(fù)走刀中，快速地去除平面或非平面孔口正反向毛刺。它用在手工或自動(dòng)化的批量生產(chǎn)中。圖1所示是其可加工表面和刀具結(jié)構(gòu)及工作示意圖。特殊形狀刀片裝在固定于刀體的銷軸上，刀片受到彈簧片的控制。刀具工作進(jìn)給開始切除孔口正向毛刺后，同時(shí)承受孔壁阻力，使刀片繞銷軸回轉(zhuǎn)，彈簧片被迫向里彎曲，刀尖轉(zhuǎn)出圓弧軌跡。除去毛刺之后，刀片完全進(jìn)入孔中，啟動(dòng)快速進(jìn)給，刀具快速穿出孔外，并在彈簧恢復(fù)力作用下，再向外伸出至適當(dāng)位置，向后快進(jìn)工進(jìn)以刀片另一側(cè)刀刃加工反側(cè)毛刺，加工后，刀片回轉(zhuǎn)進(jìn)入刀體，再快退返回至原位置，完成加工。COFA與同類其他產(chǎn)品相比，能非常容易地在不平整孔口和交叉孔口去除毛刺。迄今尚無其他產(chǎn)品可相媲美。由于不同被加工材料的機(jī)械性能不同，具體使用時(shí)，應(yīng)選擇不同彈簧特性指標(biāo)的彈簧片、不同的刀片材料和涂層種類。不同直徑的COFA刀具結(jié)構(gòu)形狀有所不同。

圖1 COFA刀具可加工表面和刀具結(jié)構(gòu)及工作示意圖

(2)SNAP型刀具，是方便實(shí)用的單刃高效經(jīng)濟(jì)型正反面倒角加工刀具。刀片可以快速更換，適用于自動(dòng)化批量生產(chǎn)和任何環(huán)境。圖2所示為其刀具及加工示意圖。在彈簧壓力作用下，控制銷緊靠在刀片背部特殊的斜槽中，能使刀片順暢伸出，進(jìn)行倒角加工，加工后在側(cè)壁壓力作用和刀片相應(yīng)形狀配合下可順暢退回。依靠刀片頂端流暢的圓弧表面設(shè)計(jì)，刀片通過孔時(shí)，不會(huì)對(duì)孔造成傷害。在加工好正面倒角后，再加工反向倒角時(shí)，無需停止主軸改變其轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)速。

SNAP有3種牌號(hào)的刀片結(jié)構(gòu)形狀，它們均有多種材料和涂層，可根據(jù)不同被加工材料、孔徑和精度要求進(jìn)行選擇，刀片的具體尺寸一般由倒角大小來確定。刀桿則可據(jù)孔徑大小選，為適應(yīng)不同孔徑或螺孔，有多種SNAP型號(hào)的刀桿可供選擇。SNAP型刀具加工范圍為φ2～φ35 mm，倒角寬度為0.2～1.5 mm。

圖2 SNAP刀具及可加工表面示意圖

GH－S型和DEFA型都是可調(diào)式雙刃倒角加工刀具，它們的刀片材料和涂層據(jù)被加工材料來選擇。一般倒角加工可由SNAP擔(dān)當(dāng)，但GH－S具有剛性高的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，更適于加工不完整孔、交叉孔和較高精度的孔口倒角。加工后其兩刀片在精確聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)通過控制銷作用，同時(shí)使之收縮進(jìn)入刀體，穿過孔時(shí)不劃傷孔壁。DEFA刀具的功能、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用近于GH－S，剛性也高，可用在產(chǎn)生較大毛刺的難加工材料上，如航空工業(yè)用鈦合金、鎳基耐熱合金等以及要求較高的孔口倒角加工中。GH－S型的刀具圖和加工示意圖如圖3所示。GH－S型加工直徑范圍是φ4～φ100 mm，倒角寬度為0.1～2 mm。DEFA型加工直徑范圍是φ4～φ45 mm，倒角寬度是0.1～2 mm。

圖3 GH－S刀具及可加工表面示意圖

(3)VEX－S型、VEX－P型鉆孔倒角復(fù)合刀具。用這類刀具可以在一個(gè)工序、一次安裝、一次往復(fù)走刀中完成鉆孔、孔口單面或雙面倒角的復(fù)合工步，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，效率極高。鉆孔用的鉆頭有兩種即麻花鉆型和扁鉆型。VEX型優(yōu)點(diǎn)為易定心，具有凸的主切削刃和凹而大的排屑槽，加工中多生成易排出的短切屑。兩種鉆頭可以方便更換，均有內(nèi)供冷卻液。倒角加工是利用前述可靠緊湊的SNAP系統(tǒng)。VEX－P型刀具前裝的是整體的麻花鉆。圖4顯示VEX－S型夾持的鉆頭是扁鉆，它采用獨(dú)特的三明治方式以螺釘緊固。VEX－S可鉆孔徑為 φ5～φ11.5 mm，VEX－P則為φ11～φ16 mm。

圖4 VEX－P刀具圖及可加工表面示意圖

(4)SOLO(單刃)和GH－Z/E(雙刃)、BSF(單刃)刀具用于高效锪孔口正反面或只锪反面的埋頭孔。SOLO型可用在加工中心、多軸機(jī)床等多種設(shè)備上?？杉庸げ牧戏秶鷱V，也可加工斷續(xù)表面上埋頭孔，加工孔徑d為6～25 mm，埋頭孔直徑為2d－1。其動(dòng)作原理是裝在機(jī)床主軸上的刀桿在刀具未回轉(zhuǎn)時(shí)，離心重塊在中心，精巧的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)使刀刃內(nèi)藏在刀桿中，軸轉(zhuǎn)動(dòng)，重塊向外移動(dòng)到一定位置，聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿傳動(dòng)刀片徑向伸出進(jìn)行加工。軸停轉(zhuǎn)，在彈簧力作用下，可把重塊返回，使刀片退出返回。整個(gè)過程操作方便，加工質(zhì)量可靠。圖5所示為SOLO型刀具圖和加工示意圖。

圖5 SOLO刀具及其可加工表面示意圖

GH－Z/E型剛性好，能穩(wěn)定精確地加工螺孔背面及難加工材料的沉孔和進(jìn)行大零件背面的反擴(kuò)。針對(duì)不同被加工材料，可分別選用不同的刀片，刀具的內(nèi)冷結(jié)構(gòu)使冷卻液直接作用于刀尖。在CNC加工設(shè)備上，刀具內(nèi)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)保證主軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刀片縮回內(nèi)藏，順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，刀片伸出進(jìn)行加工。據(jù)需要是锪單面，還是雙面沉孔，確定后可在程序制定中決定主軸往返進(jìn)給路徑和正反轉(zhuǎn)的路程和時(shí)間。GH－Z/E刀具可在預(yù)加工孔徑d為20～80 mm的范圍內(nèi)，加工埋頭孔直徑為2d－1。其刀具圖和加工示意圖如圖6所示。

圖6 GH－E/Z锪沉孔刀具及加工示意圖

除以上標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品外，好優(yōu)利公司考慮到不同行業(yè)零件結(jié)構(gòu)形狀不同，材料和加工設(shè)備不同，機(jī)械加工工藝規(guī)程和要求都有不同，可以分別為各行業(yè)靈活地提供特制刀具，以使這些專用刀具在不同領(lǐng)域發(fā)揮最大效果。