数控反锪加工刀具的原理和设计.pdf

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1、万方数据万方数据M啪109yand懈工艺与检测数控反锪加工刀具的原理和设计崔丽娟(燕山大学继续教育学院，河北秦皇岛066004)摘要：讲解了目前在数控机床上进行反锪孔加工的三种常见方式。说明了每种加工方式的工作原理、刀具结构和使用方法，并详细汇总了反锪刀的设计要求和注意事项。关键词：反锪刀原理设计使用TheoryandDesigeoftheReverseBoringCutterCUILijuan(YanshanUniversity。Qinhuangdao066004，CHN)Abstract：Inadditiontoadescriptionofthreeboringw

2、aysinNCmachine-thisreportpresentstheirworkingtheo-ry，cutterstructureandusingways，concludesthedesigndemandsofreverseboringcutterandnotice．Keywords：ReverseBoringCutter；Theory；Design；Use随着制造技术的快速发展、数控机床的迅速普及和用户要求的不断提高，对机械产品的加工工艺性和加工要求也提出了更高的要求。如图1a、图1b所示的机械零件中，小直径反锪孔结构越来越多地出现在各种机械产品和机械零部件中

3、。斛l测j◇．汀：，义肉心≤沁_卜太＼心拶【”(”圈1工件示意图按照常规的加工工艺，较大直径的反锪孔是不成问题的。即使对于直径小于20mm的小孔来说，如果背腔为开放式的结构，我们也可以采用先加工正面，然后采用旋转工作台或者夹具的办法，使工件旋转1800，再进行锪孔加工(图2)。图2常规锪孔加．ZT艺虽然对于开放式结构，传统加工方式也能达到加工要求，但是这种加工方式增加了工件旋转、夹；R--次囊劈慧至主蜉＼；，⋯“+””定位等加工辅助时间。由于结构限制，有时还要选用刀杆较长的刀具或者使用加长刀杆，这必然使刀杆刚性相对较差，影响加工精度。如果工件锪孔部位为封闭式结构或者开

4、放空间过于狭小(图1)，即使从刀具或者夹具的结构上进行改进(如刀杆穿过加工孔后安装刀片)，由于受刀杆结构和刀杆刚度的制约，也必然存在加工效率极低、加工质量不高的问题。1数控加工中常见的反锪孔措施对于这些反锪孔的自动加工，目前还没有哪一种标准刀具能够胜任。在数控机床上，我们往往使用非标刀具利用数控加工程式进行反锪加工。而在反锪加工中，刀具的设计和选用非常重要。以下将对目前常见的反锪刀的设计原理和使用方法加以详细介绍。目前在数控机床上常常采用以下3种方法进行反锪加工。1．1利用偏心锪刀进行反锪加工(图3)首先按照图纸要求加工出合格的通孔；接着在加工中心上自动更换图中所示的

5、反锪刀，按照事先编制的加工程式，在保证刀具各个部位不接触通孔的条件下，快速穿过通孔(图3a)；然后令刀具水平偏移，使刀具回转中心与通孔中心重合(图3b)；接着，刀具按照规定的切削参数向上进给，完成背面锪孔工作(图3c)；最后，按照与刚才相反的路线退刀。至此，单个孔的加工循环完成。万方数据万方数据工艺与检测T劬咖and嘲在这种加工方式中，反锪刀可以根据需要设计成整体的或者焊接式硬质合金结构。(a)(b)‘c)图3信心锪孔进行反锪加工示意图整体硬质合金反锪刀非常适于在先进的加工中心上使用。这种反锪刀采用细颗粒硬质合金材料制造，为延长使用寿命，还可以进行TiAlN涂层处理，

6、以便在锪削大多数工件材料时具备良好的切屑控制及排屑性能。该锪刀的制造精度可确保孔的切削质量。整体硬质合金刀具的加工精度很高(0—0．03mm)，因此它是加工高精度孔的最佳选择。焊接式硬质合金反锪刀是在钢制刀杆上牢固焊接一个硬质合金刀片。这种刀具成本相对较低，而且切削力小，对大多数工件材料也可实现良好的切屑控制，加工出的孔表面粗糙度好，尺寸精度和定位精度也能达到一般条件的使用要求。焊接式硬质合金刀具比较适合一般精度孔的加工(加工精度O～0．07mm)。需要注意的是，采用该方法反锪切削时，由于要进行让刀运动，因此刀杆形状一般类似椭圆形，而且仅能完成锪面直径比较小的反锪切削

7、，因此该方法有很大局限性。为了保证刀杆刚性，如果孔比较小，反锪面位置比较远，或反锪面直径与孔径的比值相差较大时，那么，反锪切削就无法实现。即使能够进行反锪切削，但由于刀杆刚性差，易发生振动，也会使加工面出现波纹，表面粗糙度值升高，加工精度变差，效率降低。1．2利用转动刀片进行反锪加工(图4)该刀具的设计理念很先进，通过机床主轴的正反向转动，利用物体的惯性原理控制刀片的展开与回缩。当机床主轴反转时，刀片处于闭合状态(图4a)，此时，整个刀头快速穿过事先预留的通孔并到达指定位置。然后主轴正转，依靠物体的惯性，将刀片甩出并展开(图4b)。接着主轴在正转的条