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当多功能车刀的试验研究

发布时间:2021-09-10 20:58:18 阅读: 来源:铝罐厂家

多功能车刀的试验研究

0 前言

切削是机械加工中很重要的组成部分,汽轮机很多重要零部件如汽封圈、汽封环活塞及轴承等大部分都采用切削。但由于车削方法单一,不同的车削工序需要不同的刀来完成,换刀、装夹辅助时间长,并且在切断切槽过程中夹屑严重、排屑困难。为了提高效率,降低成本,研制了多功能车刀,使其在切槽、切断的同时,能够左右车外圆、车端面,实现一刀多用。

1 多功能车刀结构的确定

多功能车刀的结构是在上压式切断刀的结构基础上改进而来的,它解决了原来的上压式切断刀与靠切削力夹紧的切断刀的缺点。它由刀体、刀片、压板、螺钉等组成,如图1所示。在确定刀体结构时,主要有两个难点需解决,一是刀体材料的确定与刀板的加工,在使用中,要求刀板既薄又要有很好的刚性和强度,二是定位方式的确定,使其既能承受径向力,又能承受较大的轴向力。

1.压板 2.螺钉 3.刀板 4.刀片;5.刀体

图1

1) 刀板的确定

因为多功能车刀是以切槽、切断为主,因此在切削过程中要求刀板首先必须很薄,并且要有很高的强度,因为刀板上装夹刀片处距刀板顶部距离很小,因此容易碎裂,刀片易掉下来,在热处理时要求这一点的硬度较其它处要高。由于它同时又要车外圆与端面,又要求刀板具有较好的刚性和韧性,使车削时刀板能尽量稳定,减少颤动,同时又可产生一个微小变形,但并不折断,经反复试验,刀板材料确定为弹簧钢,硬度HRC43比如铝板的拉伸试样断裂应当显现45°斜角~48。

由于采用了双V型槽圆弧型刀片,要求刀板装夹刀片处也必须是圆弧型的,同时由于刀板是靠弹性力夹紧刀片的,所以要求弹性孔距刀板上壁很近,因此用一般铣床是很难加工出来的。最后经过编程,由线切割机床加工出来。刀板结构如图2所示。

图2 刀板结构示意图

2) 刀片定位方式的确定

普通切断刀的定位方式主要有两种:一种是单V型槽定位,这种定位方式可承受较大的径向力,但承受轴向力能力较差,另一种是双V型槽定位,承受径向、轴向力能力都很强。

多功能车刀采用了双V型槽定位,同时由于刀片体积小,为了增大刀片与刀板的接触面积,在刀片的上、下两面都采用了圆弧型,如图3所示,以增强夹紧的可靠性,使其承受轴向力的能力更强。

图3

3) 工作原理

此处以向左车外圆为例来阐述一下多功能车刀的工作原理。如图4所示,车刀在向左进给车外圆时,在进给力的作用下,刀板会产生一个微小变形,从而使刀片顶刃与被加工表面间形成一个副主偏角kr',这样就保证被加工表面不被刀片刮伤,解决了一般切断刀切削刃全面接触工件的问题。

图4

4) 压板结构的确定

如图5所示,压板上有2个弹簧开口和4个螺钉孔,中间的2个螺钉口起着固定刀板的作用,而两边的2个螺钉孔和弹性开口则是为了更换刀片容易而设计的。当更换刀片时,只要松开螺钉1,由于弹性开口的弹性作用可使刀板的前部松开而自由地将刀片取出,更换刀片后再拧紧螺钉1,刀片又可牢牢夹紧,因此这种结构更换刀片非常容易。

图5

2点浇口凝封快,在制件条件允许的情况下,可设多点浇口,可有效地延长保压时间和增大型腔压力,使收缩率减小 刀片槽型的确定

在切削过程中,切屑的排出方式和断屑情况对已加工表面质量影响很大,因此需要选择适当的槽型以获得更好的切屑形状,保证车刀的加工精度。目前,国外的各种先进槽型主要有以下几种:以色列IS”CAR公司的P型、F型刀片,瑞典SANDVIK公司的T型、U型刀片。这些槽型的共同特点是刀刃的边缘较里面高一些,使切屑变窄变厚,不能刮到已加工表面,从而保证加工表面的精度。

3 多功能车刀的使用

多功能车刀在许多工件上进行了试验,现以加工汽封圈和汽封活塞为例,对其切削用量加以说明,有关数据列用于丈量实验力的大小;交换伺服机电内置位移丈量系统于表1。表1

名称材质直径

mm车外圆vc

m/minf

mm/rap

mm汽封圈15CrMoA-Ⅱ.422汽封活塞2Cr12NiMoWV-Ⅱ.41

在切槽与切断时,因切削轻快,切削速度可比原来提高一倍,表面粗糙度可达Ra3.2以上。

根据不同加工材料,可对刀片表面分别进行TiC、TiN、Al2O3及TiC-TiN复合涂层,使刀片在硬度、耐磨性及抗磨损能力等各方面都有所提高,使多功能车刀的应用范围变宽,使它不仅能应用于难加工材料,也可以在断续切削、吃刀深度不均等不利条件下应用。

4 结 论

·多功能车刀成功地实现了一刀多用,一把刀可以代替普通车刀3~4把,大大节省了装夹时间,提高了生产效率。

·由于采用了先进的槽型,解决了常规切断刀存在的夹屑严重、排屑困难等问题,使表面粗糙度可达Ra3.2以上,提高了刀具的耐用度。

·与普通切断刀相比,它存在着装夹可靠,更换刀片容易的特点。

·由于多功能车刀刀体不大,刀片较小,因此它适用于一些中小件加工和小型机床,具有一定的局限性,并且在横向切削时不能大量进给,这个问题还有待解决。(end)

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