經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床車刀安裝輔助工具的研發(fā)

馮劍藝

（茂名技師學(xué)院，廣東茂名 525011）

0 前言

在手動(dòng)把車刀安裝在數(shù)控車床的回轉(zhuǎn)刀架上時(shí)，常用的安裝車刀方法是需要用量具量出中心的高度來(lái)定位車刀刀尖的安裝高度，或把車刀放在刀架底座對(duì)準(zhǔn)高度刻線，放上墊片定出刀尖高度位置，再移動(dòng)車刀裝夾在刀架上，這難免造成夾緊車刀由于墊片的間隙造成的高度誤差。除了定位車刀刀尖高度外，還需要通過一些方法來(lái)確定車刀刀尖的位置，如切斷刀切削刀刃要與回轉(zhuǎn)中心軸線平行，螺蚊車刀刀尖角度法線要與中心軸線垂直等，這種常用的安裝方法需要二個(gè)或以上的工序才能完成安裝，造成了安裝操作繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)，且難達(dá)到車刀刀尖安裝的要求。

如果車刀刀尖安裝不符合要求會(huì)出現(xiàn)什么情況?當(dāng)車刀刀尖高于卡盤的的回轉(zhuǎn)中心處，會(huì)使車刀的實(shí)際后角減小，車刀后面與工件之間的摩擦增大，而當(dāng)車刀刀尖低于卡盤的回轉(zhuǎn)中心處，會(huì)使車刀的實(shí)際前角減小，切削阻力增大。無(wú)論車刀刀尖是高于還是低于回轉(zhuǎn)中心，在車削端面至中心時(shí)會(huì)在工件上留有凸臺(tái)或造成刀尖崩碎。當(dāng)車槽刀裝夾主切削刃的法線不垂直于工件軸線，車出的槽壁可能不平直，影響車槽的質(zhì)量。當(dāng)螺紋車刀刀尖半角的對(duì)稱中心線與回轉(zhuǎn)中心軸線不垂直，把刀裝歪，使車出螺紋兩牙型半角不相等，產(chǎn)生歪斜牙型[1]。

基于以上車刀安裝過程出現(xiàn)的問題，研發(fā)一種車刀安裝輔助工具，一方面能夠使安裝車刀的操作簡(jiǎn)單，節(jié)省安裝的時(shí)間；另一方面能夠使安裝的車刀刀尖位置定位更精確，從而能夠在實(shí)際的應(yīng)用中節(jié)省人為的操作時(shí)間以提高加工效率。

1 車刀安裝輔助工具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

車刀安裝輔助工具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以數(shù)控車床加工常用車刀為依據(jù)，結(jié)合車刀的幾何信息，并通過底座配合回轉(zhuǎn)刀架前拖板使用為思路[2]，通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)解決安裝繁鎖、耗時(shí)長(zhǎng)的問題。車刀安裝輔助工具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)輕巧，易于制造，推廣性強(qiáng)。（見圖1）

圖1 車刀安裝輔助工具的結(jié)構(gòu)圖

2 車刀安裝輔助工具的工作原理

車刀安裝輔助工具的工作原理是將卡盤的回轉(zhuǎn)中心點(diǎn)平移到當(dāng)前安裝車刀的位置。在數(shù)控車床上使用工具時(shí)，把工具安裝在回轉(zhuǎn)刀架前拖板上，并通過手動(dòng)調(diào)整對(duì)刀樣板的中心高度以及位置（中心高可以根據(jù)不同的數(shù)控車床使用調(diào)整，對(duì)刀樣板的位置調(diào)節(jié)主要通過與卡盤面與樣板邊接觸從而擺正樣板的位置），將車刀放在刀架上，移動(dòng)對(duì)刀樣板，車刀刀尖對(duì)準(zhǔn)樣板上相應(yīng)的型號(hào)，放上墊片，擺正車刀位置，夾緊[3]。（見圖2）

3 車刀安裝輔助工具的特點(diǎn)

從車刀安裝工具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖及工作原理可知，工具在總體上結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，定位車刀刀尖高度與確定刀尖的位置同時(shí)進(jìn)行，比常用的車刀安裝方法簡(jiǎn)便可靠。經(jīng)過在數(shù)控車床上的操作應(yīng)用，其特點(diǎn)總結(jié)如下：

（1）車刀安裝輔助工具易于制造，整體輕巧，攜帶方便，適宜推廣；

圖2 車刀安裝輔助工具的工作原理

（2）從設(shè)計(jì)圖紙上來(lái)看，車刀安裝輔助工具使用操作簡(jiǎn)單，通用強(qiáng)，能在不同型號(hào)的數(shù)控車床上使用；

（3）車刀安裝輔助工具的可調(diào)性高，可以隨時(shí)調(diào)節(jié)中心高，調(diào)節(jié)對(duì)刀樣板的平面度及擺正位置，可靠性強(qiáng)；

（4）車刀安裝輔助工具既能準(zhǔn)確定位車刀刀尖的高度，同時(shí)又能擺正車刀的位置，將手動(dòng)安裝車刀的工序簡(jiǎn)化，節(jié)省了安裝車刀的時(shí)間；

（5）使用車刀安裝輔助工具安裝車刀時(shí)，不需要移動(dòng)刀架就能完成幾把刀的安裝，大大簡(jiǎn)化了繁鎖的操作；

（6）車刀安裝輔助工具使用時(shí)可以輔助安裝外圓、內(nèi)孔車刀，外圓、內(nèi)孔切槽刀，內(nèi)外螺紋車刀、左右端面刀、梯形車刀等，一次性可以輔助安裝完成數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的四把車刀，可操作性強(qiáng)；

（7）車刀安裝輔助工具還可以配合其他對(duì)刀樣板使用，彌補(bǔ)工具在設(shè)計(jì)上的不足，靈活性強(qiáng)；

（8）車刀安裝輔助工具不但可以在數(shù)控車床上使用，還可以在普通車床上使用。

表1 安裝外圓刀測(cè)試時(shí)間表

4 車刀安裝輔助工具的測(cè)試

通過對(duì)比常用安裝車刀方法與使用工具的安裝車刀方法來(lái)進(jìn)行測(cè)試，在數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架上分別安裝四把外圓刀與三把內(nèi)孔刀進(jìn)行二次測(cè)試，在同時(shí)滿足車刀刀尖的高度要求與車刀刀尖的位置要求情況下，測(cè)試每種方法完成安裝的時(shí)間。兩種方法由同一有經(jīng)驗(yàn)的數(shù)控車床操作工進(jìn)行操作。具體測(cè)試情況見表1。

從表1測(cè)試得出的數(shù)據(jù)可知，使用工具安裝外圓車刀時(shí)間比常用安裝車刀方法時(shí)間要縮短62秒，安裝車刀的效率提高了約50%，節(jié)省了安裝車刀的時(shí)間，減少了數(shù)控車床加工的人為操作時(shí)間，為數(shù)控加工節(jié)省了一定的時(shí)間。

從表3測(cè)試得出的數(shù)據(jù)可知，使用工具安裝內(nèi)孔刀時(shí)間比常用安裝車刀方法時(shí)間要縮短51秒，安裝車刀的效率提高了約52%，同樣節(jié)省了安裝車刀的時(shí)間，減少了人為操作時(shí)間。

經(jīng)過測(cè)試，使用工具進(jìn)行安裝車刀比常用的方法安裝車刀的效率總體要提高50%左右，對(duì)提高生產(chǎn)加工的效率起到一定的作用。特別是應(yīng)用在加工一些批量、復(fù)雜的小型零件，生產(chǎn)加工零件的時(shí)間短，但需要用到多把內(nèi)、外車刀，換刀與安裝車刀的時(shí)間占生產(chǎn)加工時(shí)間的比例大，更能體現(xiàn)出工具對(duì)提高生產(chǎn)加工效率的作用。

表2 安裝內(nèi)孔刀測(cè)試時(shí)間表

5 車刀安裝輔助工具的應(yīng)用

圖3 使用工具安裝外圓車刀時(shí)的情景圖

圖4 使用工具安裝內(nèi)孔車刀時(shí)的情景圖

車刀安裝輔助工具在實(shí)際應(yīng)用中效果顯著，已經(jīng)在我校數(shù)控車間生產(chǎn)實(shí)習(xí)中投入使用。使用工具進(jìn)行安裝車刀，簡(jiǎn)便了繁鎖操作，有效減短了手動(dòng)安裝車刀的操作時(shí)間，從而在一定程度上提高了加工效率。在生產(chǎn)實(shí)習(xí)加工過程中，工具深受學(xué)生的喜愛，并在我市技校、職校推廣應(yīng)用，并獲得了同行的好評(píng)。在時(shí)間就是金錢的現(xiàn)代企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)理念中，爭(zhēng)分奪秒是必須爭(zhēng)取的，也是企業(yè)提高效益的根本。工具的使用能夠?yàn)樯a(chǎn)加工節(jié)省時(shí)間，提高效率，體現(xiàn)了它的實(shí)用與價(jià)值，適宜推廣使用。

［1］聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：第1卷［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010

［2］黃繼昌.機(jī)械工人必備手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［3］吳宗澤.簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2010.