扇形齒板外圓加工中的組合車(chē)刀設(shè)計(jì)及應(yīng)用

陳雪峰，陳禮順，何 鵬

（江蘇大學(xué)基礎(chǔ)工程訓(xùn)練中心，江蘇鎮(zhèn)江212013）

扇形齒板外圓加工中的組合車(chē)刀設(shè)計(jì)及應(yīng)用

陳雪峰，陳禮順，何 鵬

（江蘇大學(xué)基礎(chǔ)工程訓(xùn)練中心，江蘇鎮(zhèn)江212013）

針對(duì)在普通車(chē)床上加工扇形齒板外圓，采用多把單刃車(chē)刀切削效率比較低下的狀況，通過(guò)改變?cè)瓉?lái)加工工藝，設(shè)計(jì)制造一種組合車(chē)刀，既提高了加工精度，又大幅度提高了生產(chǎn)效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，技改效果良好，具有較好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

扇形齒板；外圓加工；組合車(chē)刀；工藝方法；使用效果

135系列柴油機(jī)屬中功率、四沖程、直噴、水冷式高速柴油機(jī)，缸徑135mm（如圖1所示），產(chǎn)品以其良好的動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)性能，具有維護(hù)簡(jiǎn)單、使用方便、配件互換通用性好、價(jià)格低等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于船舶主機(jī)和輔機(jī)、陸用發(fā)電機(jī)組、工程機(jī)械及載重汽車(chē)等。

圖1 135調(diào)速器部件

扇形齒板（如圖2所示）為柴油機(jī)噴油泵調(diào)速器內(nèi)手柄部件上的一個(gè)零件，該零件材質(zhì)為ZG310-570，毛坯經(jīng)熱處理硬度達(dá)HRC26～36，上有一R13.75的圓弧槽經(jīng)滾齒加工后與調(diào)節(jié)輪配合，通過(guò)調(diào)節(jié)扇形齒板的位置以實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。扇形齒板上R13.75圓弧的加工精度將直接影響柴油機(jī)調(diào)速的平穩(wěn)性、尾氣的排放標(biāo)準(zhǔn)及其總體質(zhì)量水平。

圖2 扇形齒板零件簡(jiǎn)圖

該零件圓弧槽及兩端倒角的原先車(chē)削加工方法為：在車(chē)床四方刀架上安裝3把車(chē)刀，一把90°外圓車(chē)刀，一把圓弧R13.75成型刀和一把45°車(chē)刀（利用其兩個(gè)刀刃切削）；利用芯軸安裝定位零件，徑向定位基準(zhǔn)為R32.5圓弧，每次裝夾二片；加工過(guò)程為：先用外圓車(chē)刀將外徑準(zhǔn)102.5加工至尺寸；然后旋轉(zhuǎn)刀架至圓弧R13.75成型刀，加工圓弧槽；最后旋轉(zhuǎn)刀架至45°車(chē)刀，利用其兩個(gè)刀刃分別加工兩個(gè)端面的0.5×45°的倒角。該方法能夠解決零件加工問(wèn)題，但是存在頻繁換刀等問(wèn)題，加工的輔助時(shí)間較多，且勞動(dòng)強(qiáng)度較大。為解決先前加工方法帶來(lái)的諸多不便，設(shè)計(jì)制造了一種組合車(chē)刀，配以專(zhuān)用的夾具，很好地解決了現(xiàn)有問(wèn)題，生產(chǎn)效率大幅度提高，效果良好，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

2 加工工藝設(shè)計(jì)

2.1 夾具設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)思路為采用芯軸定位夾緊零件，兩只扇形齒板一起加工，以扇形齒板R32.5圓弧及扇形齒板一側(cè)端面進(jìn)作為徑向和軸向定位基準(zhǔn)面，夾具示意圖如圖3所示。定位時(shí)，芯軸準(zhǔn)65臺(tái)階面限制了2個(gè)自由度，芯軸大端面限制了3個(gè)自由度，一個(gè)菱形定位銷(xiāo)限制了一片扇形齒板的1個(gè)自由度，一共限制了6個(gè)自由度，屬于完全定位；利用開(kāi)口墊片和并緊螺帽對(duì)扇形齒板進(jìn)行夾緊[1－4]。

圖3 扇形齒板車(chē)夾具示意圖

2.2 組合車(chē)刀設(shè)計(jì)

組合車(chē)刀需實(shí)現(xiàn)R13.75圓弧槽及2處0.5×45°倒角的加工，根據(jù)此要求對(duì)刀具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖4所示。刀具采用焊接式，刀片型號(hào)推薦使用硬質(zhì)合金焊接刀片型號(hào)選擇A315；材料為硬質(zhì)合金牌號(hào)選用YT15；刀桿材料選用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理HB250 ~300.利用該組合車(chē)刀，橫向進(jìn)刀，一次完成R13.75圓弧槽及2處0.5×45°倒角的加工。因零件材料硬度最高可達(dá)HRC36，接近于淬火鋼，且為斷續(xù)車(chē)削。因此為保證切削出圓弧的準(zhǔn)確性和刀具的耐用度，刀具前角γ0=0°，圓弧切削部分的后角α0=10°[2-3].

圖4 組合車(chē)刀結(jié)構(gòu)圖

2.3 切削用量選擇

該產(chǎn)品選用CA6140車(chē)床車(chē)削，由于工件硬度較高且為斷續(xù)車(chē)削，根據(jù)硬質(zhì)合金的切削速度，V =100 m/s=πDn／1000，這樣主軸轉(zhuǎn)速選擇410 r/min，進(jìn)給量f=0.15 mm/r，背吃刀量ap粗加工2 mm，精加工0.4 mm.

2.4 加工工藝

零件裝夾如圖3所示，加工過(guò)程為：先用90°外圓車(chē)刀將外徑φ102.5加工至尺寸，然后用組合車(chē)刀完成圓弧槽及2-0.5×45°倒角的加工[5]。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多批次零件統(tǒng)計(jì)，采用該組合車(chē)刀進(jìn)行圓弧槽及兩側(cè)倒角車(chē)削，操作簡(jiǎn)便，降低了加工誤差，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，生產(chǎn)效率提高50%以上，提高了產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。在今后的工作中，觸類(lèi)旁通，積極開(kāi)動(dòng)腦筋，通過(guò)采用先進(jìn)制造技術(shù)進(jìn)行各種工藝革新，使實(shí)踐教學(xué)人員從事科研加工生產(chǎn)的道路越走越輕松。

[1]王茂元.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]張龍泉.淺談組合刀具及其應(yīng)用[J].科技資訊，2007（19）：233-234.

[3]譚劍峰.組合刀具的設(shè)計(jì)及使用[J].機(jī)電工程技術(shù)，2002（S1）：62-63.

[4]徐仁發(fā).機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1993.

[5]馮冠大.典型零件加工工藝[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986.

Design and Application on the Combined Cutting Tool in Machining Toothed Quadrants

CHEN Xue-feng，CHEN Li-shun，HE Peng
（Basic Engineering Training Center，Jiangsu University，Zhenjiang Jiangsu 212013，China）

Aiming at themachining on the lathe quadrant outside the circle，the cutting efficiency of single point cutting tools are relatively low，by changing the original processing technology，design and manufacture of a combination of tools，not only improves themachining precision，and greatly improves the production efficiency，reduce the labor intensity of the workers，technical effect is good，with good economic and practical.

toothed quadrants；cylindrical lathe cutting；combined cutting tool；processmethod；effect

TH162

B

1672-545X（2017）04-0132-02

2017-01-15

陳雪峰，（1966-），男，大專(zhuān)，江蘇鎮(zhèn)江人，技師，主要從事普通車(chē)削及數(shù)控車(chē)削加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)工作。