一種適用于深孔環形溝槽加工的錐度進給裝置

李芳 袁剛 龔心華 彭翰宇 王菲菲

摘 要：采用加長防振刀桿在車床上加工出孔內環形溝槽的加工方式適用于長徑比不超過14的深孔。對于長徑比超過14的深孔溝槽由于裝夾時刀柄懸伸過長，刀柄剛性不足，加工時會出現振刀現象，造成溝槽尺寸和表面粗糙度超差。通過設計，制造出一種錐度進給裝置，特別適用在車床上加工長徑比超過14的深孔內環形溝槽，可以克服通用刀桿加工精度低，表面粗糙度差的缺點，滿足成組分布的環形溝槽的加工要求。

關鍵詞：錐度進給;環形槽;刀具;加工

引言

通常我們采用加長防振刀桿在車床上加工出孔內環形溝槽，這種加工方式適用于長徑比不超過14的深孔。對于長徑比超過14的深孔溝槽由于裝夾時刀柄懸伸過長，刀柄剛性不足，加工時會出現振刀現象，造成溝槽尺寸和表面粗糙度超差。

本文介紹的錐度進給裝置，是針對常規加長刀桿的不足而設計、制造的專用切槽工裝，特別適用在車床上加工長徑比超過14的深孔內環形溝槽，可以克服通用刀桿加工精度低，表面粗糙度差的缺點，滿足成組分布的環形溝槽的加工要求。

1深孔環形槽的技術要求

如圖1所示，所需加工直徑為φ91.6±0.1 mm的深孔內環形溝槽距離端面1860mm，環形溝槽粗糙度RMS3.2、 槽兩側倒角粗糙度RMS1.6，槽間距公差±0.1 mm，測量基準是內端面，檢驗溝槽時需要特殊量具。

2 進給裝置的結構和組成

2.1刀具進給裝置結構

錐面進給裝置主要由刀片、刀體、刀桿、中心錐桿、鎖緊螺母、手輪、連接座等零部件組成，如圖2所示。

2.2 工作原理及使用方法

加工前將連接座安裝到數控車床的刀架上，然后上緊刀架上的螺釘，將刀具固定。根據所加工件的內孔直徑，選擇合適尺寸的導向塊安裝在刀體上，用壓板和螺釘定位鎖緊，調整刀桿中心線與車床主軸中心線重合。

對刀時，旋轉手輪帶動中心錐桿沿中心線向前移動，移動時中心錐桿前端錐面將刀片徑向推出至進刀尺寸，上緊鎖緊螺母完成對刀。

對刀后，機床Z軸移動，即可加工出不同寬度的槽。加工完成后，松開鎖緊螺母，反向旋轉手輪，中心錐桿向后移動帶動刀片縮回，當刀尖縮到小于內孔直徑的位置時，刀具退出工件，加工完成。

3 加工環形溝槽在線測量方法

3.1直徑尺寸檢測

為避免重復裝夾定位不準確，加工環形溝槽時必須在機床上直接測量出結果，根據結果調整進刀量和Z軸坐標點。距離端面較短的環形溝槽直徑用內徑千分尺測量，距離端面較深的溝槽直徑用膠泥模型切片相對測量的方法。在加工完溝槽后，先將零件內孔清理干凈，然后在環形溝槽部位壓上膠泥，膠泥應與取模位置完整貼實，膠泥模型成形后切片在投影儀上照光比對加工出的槽形狀和相關數據，按下列公式計算環形溝槽直徑

式中：Da—環形槽實測直徑

D1— 內孔直徑

h1—膠泥模型環形槽底直徑與內孔直徑高度差

例如：Da=88.96+2×1.31=91.58（mm）

3.2最終檢測結果

加工后經過檢測，結果表明應用此進給裝置加工的環形溝槽完全達到了設計要求，成功實現了在車床上加工長徑比大于14的深孔內環形溝槽的加工。

4 加工中問題分析及解決方案

4.1距離尺寸不準確

數控機床Z軸絲杠間隙大和輸入程序錯誤會使距離尺寸不準確。車床在開機后應由設備管理專業人員檢測設備精度，調整間隙，消除誤差;加工前應檢查數控程序，并在零件加長段或端面孔口留有余量處對刀試切，測量結果后調整程序。

4.2 環形溝槽徑向尺寸不一致

引起環形溝槽徑向尺寸不一致的根本原因是手輪進給計算錯誤。手輪每轉動一個刻度，刀片直徑方向應按設計要求相應進給，調整進刀量時應通過觀察手輪上的刻度線，精確計算刀片的徑向總進給量。

4.3表面粗糙度超差

切削參數不合適是影響表面粗糙度主要要素，此裝置的特殊性要求減少每次進刀量，增加進刀次數來滿足粗糙度要求。而且加工前應測量內孔，調整導向塊尺寸使其完全固定支撐內孔孔壁，消除刀具震動，提高表面加工質量。

切削刃磨損是引起表面粗糙度超差的另一因素。硬質合金刀片長時間重復使用產生積屑瘤和磨損，切削時如果冷卻不充分，刀片加劇磨損或崩刃，不完整的刀片繼續切削時導致粗糙度超差。因此，刀片使用一段時間后應用金剛石砂輪刃磨各角度鋒利，并保持冷卻液的充分冷卻效果。

5結束語

針對在車床上采用常規方法加工長徑比超過14的深孔內環形溝槽時尺寸精度和粗糙度差的不足，設計、制造了一種錐度進給裝置，提出了相應的加工和檢測方法，對使用加工過程中的常見問題進行了分析并提出了解決方案。實際應用表明，使用該裝置加工的深孔內環形溝槽，其尺寸精度及表面粗糙度完全達到了設計要求。

參考文獻：

[1] 聞邦椿.機械設計手冊[M].機械工業出版社. 2010年01月.

[2] 楊叔子.機械加工工藝師手冊 [M].機械工業出版社. 2011年01月.

作者簡介：

李芳（1975.12—），女，漢，籍貫湖北宜都，本科，職稱工程師，研究方向：機械制造。

（中船重工中南裝備責任有限公司，湖北 宜昌 443005）