當我們談論刀具減振時，我們在談論什么？：減振刀桿在車削中的應用

■江蘇金通靈流體機械科技股份有限公司 陳建賓 朱建春

我公司主要生產離心式壓縮機系列產品，葉輪是整個壓縮機的核心部件之一（見圖1）。隨著公司產品設計的不斷更新，葉輪大長徑比的中心孔高精度加工已變得越來越普遍，隨之而來的加工難題也不斷涌現：

（1）公差要求不得保證：車削過程中刀桿變形導致孔成圓錐形（外大內?。?。

（2）表面粗糙度要求不能達到：車削過程中由于切削力的不均勻影響刀桿往復振動，導致工件表面質量很差。

（3）加工效率低、刀片消耗大：由于刀桿剛性差，使得背吃刀量減小，進而帶來刀具磨損加大。

以上幾個難點是大倍徑深孔車加工的“通病”。如何有效解決以上難題成為公司工藝部門研究的重要課題。為了能準確掌握刀具振動的原因，我們對內孔車削切削力進行了分析：

切削力產生的現象：如圖2所示，切向切削力Ft迫使刀具向下，離開中心線，導致后角減??；徑向切削力Fr改變了背吃刀量和切屑厚度，導致尺寸超差和產生振動的風險；軸向分量（進給力Fa）指向刀具進給的方向。

圖 1

影響切削力的主要因素：主偏角、刀片的圓角與槽形、背吃刀量ap、刀桿的強度。主偏角、刀片的圓角與槽形與振動的關系如圖3所示，切深ap與刀具變形的關系如圖4所示。

圖 2

圖3 主偏角、刀片的圓角與槽形與振動的關系

早期初步解決精車內孔的方案：我們選用接近90的主偏角刀具，刀片為三角形，刀尖圓角R0.2或R0.4，刃口正前角，背吃刀量盡量稍微大于刀尖圓角。

效果：比原來車削效果要好一些，主要表現在表面質量方面有所提高，但是孔的錐度并未消除，并且穩定性差。

初期方案的制定與實施并未能根本解決其現狀，繼續深入探討此課題仍是我們當前的任務?；仡櫝跗诜桨福l現我們在前面的改進措施中沒有重點考慮刀桿強度在車削中的重要性，對刀桿特性的認識不足。所以我們查詢刀具資料并與刀具廠商技術人員進行交流，如何正確選擇及使用刀桿。在技術資料中提到不同材質、不同懸伸、不同直徑、不同裝夾方式都會導致刀桿變形不一致。圖5是山特維克可樂滿總結的切削的長徑比：鋼制刀桿最大4倍直徑，硬質合金刀桿最大6倍直徑，短防振刀桿最大7倍直徑，長防振刀桿最大10倍直徑，硬質合金增強型防振鏜桿最大14倍直徑。圖6是刀桿裝夾方式。

根據圖5的列表與葉輪孔徑、長度，我們選擇了一款12mm減振硬質合金刀桿（F12Q-STFCR 09-R 切削長徑比為10倍徑）與Easy Fix夾套在葉輪中心孔上（17mm深為102mm與17.5mm深為82mm）進行試切。

試切結果：如圖7所示，葉輪中心孔表面粗糙度值Ra＜1.6m、孔的錐度為0.005mm、切削效率為原來的3倍，加工精度已符合產品精度要求。我們又同樣加工了10只葉輪記錄其數據，發現無明顯變化，說明其穩定性高。

目前我公司車加工孔徑在13～42mm、長徑比在7～12的技術比較成熟，已購置山特維克可樂滿多款長防振刀桿和硬質合金增強型防振鏜桿。

圖4 切深ap與刀具變形的關系

圖 5

圖 6

圖 7