專用端面槽锪刀的設(shè)計及制造

■ 河南一工專用刀具有限公司 （河南新鄉(xiāng) 453002） 葛建華

1. 專用端面槽锪刀的設(shè)計

用戶提供一工件樣品如圖1所示，要求按樣品來制造所需的專用端面槽成形刀具來提高加工效率。該工件為一端蓋，材料為38CrSi，熱處理后調(diào)質(zhì)硬度為26～30HRC。該端蓋端面槽原工藝是在車床上先用普通端面直槽車刀進(jìn)行粗車，然后用刃尖為R1.5mm的成形車刀經(jīng)多次精車制成。由于端面直槽車刀的幾何形狀是外圓車刀與內(nèi)孔車刀的綜合，其副后刀面的圓弧半徑R必須小于端面直槽的大圓弧半徑，以避免左副后刀面與工件端面槽孔壁相碰，因此當(dāng)圓弧較小時車刀強(qiáng)度較低，且端面槽尺寸也不易保證，這樣就造成了加工時間長，容易產(chǎn)生廢品。同時，操作者勞動強(qiáng)度大，每班僅能生產(chǎn)12個左右。為此，用戶提出希望能夠設(shè)計專用端面槽成形刀具，在保證加工要求的前提下提高生產(chǎn)效率。

經(jīng)分析，該工件的端面槽較寬，這將使加工時切削力大，再加上刀具強(qiáng)度等因素，最終選用端面槽锪刀來進(jìn)行加工。另外，考慮到如果用一把锪刀加工，切削力較大，容易造成端蓋裝夾松動，而且端面槽形比較復(fù)雜，锪刀的制造難度相對較大。因此采用兩把锪刀進(jìn)行配合，分別加工該工件端面槽的內(nèi)外側(cè)，更好地解決了切削力大、锪刀制造難度大的問題。

圖1 工件樣品

端面槽內(nèi)側(cè)的锪刀加工示意如圖2所示，該锪刀主要加工端面槽內(nèi)側(cè)面，并去除端面槽內(nèi)大部分的加工余量，為第二把锪刀的加工做好準(zhǔn)備。圖3為端面槽外側(cè)的锪刀加工示意，用來加工端面槽外側(cè)面及內(nèi)溝槽、槽口倒角。兩把锪刀均采用莫氏4號錐柄，這樣與車床尾座連接方便、定位準(zhǔn)確。兩把锪刀均采用釬焊硬質(zhì)合金刀片結(jié)構(gòu)制造，刀體采用合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr制造，熱處理后硬度保持為40～45HRC。硬質(zhì)合金刀片牌號的選擇比較關(guān)鍵，關(guān)系到刀具耐用度問題，由于工件材料為合金結(jié)構(gòu)鋼38CrSi，調(diào)質(zhì)硬度為26～30HRC，較難加工，因此可選用國際ISO牌號為M20的硬質(zhì)合金刀片，國產(chǎn)對應(yīng)的硬質(zhì)合金刀片可選用牌號YS2T，其硬度為91.5HRA，抗彎強(qiáng)度為2.2GPa，綜合性能很好，適合加工高錳鋼、合金鋼等。

2. 專用端面槽锪刀的制造

端面槽锪刀的制造應(yīng)注意以下幾點：

1）容屑槽槽深不易過深，這樣可增加刀體刀齒強(qiáng)度。

2）由于刀具切削力較大，硬質(zhì)合金刀片厚度不應(yīng)選太小，其厚度應(yīng)≥4mm。

3）锪刀前刃偏距－0.5～0mm，不可為正，這樣可增加刀片強(qiáng)度；端齒前角選為5°，不易過大，以避免刀片崩刃情況；端齒后角為5°，并留有0.05mm的刃帶，可有效地保護(hù)刃尖；外側(cè)副偏角為0.5°，后角為10°，并留有0.5mm的圓柱刃帶，可有效保證尺寸精度；內(nèi)側(cè)副偏角為0.5°，后角為5°，并留有0.2mm的圓柱刃帶。

4）硬質(zhì)合金刀片在釬焊前，應(yīng)先在線切割上切出外形輪廓，單邊留有0.5mm余量。

5）在釬焊硬質(zhì)合金刀片時，要注意高頻爐的加熱溫度，不易過高，同時焊完硬質(zhì)合金刀片后，要將锪刀放入專用的保溫爐中進(jìn)行保溫并隨爐緩冷，以避免硬質(zhì)合金刀片由于焊后溫度下降過快，造成出現(xiàn)裂紋等缺陷。

圖2 端面槽內(nèi)側(cè)的锪刀加工示意

圖3 端面槽外側(cè)的锪刀加工示意

6）锪刀在磨制過程中，要注意磨削量不易過大，以避免磨削溫度過高，造成硬質(zhì)合金刀片出現(xiàn)裂紋。同時，锪刀的前刃面表面粗糙度值Ra≤0.4μm，可有效提高刀具的使用壽命。

3. 使用效果

锪刀經(jīng)用戶使用，每班可加工50個工件，操作時僅需用車床尾座進(jìn)給，控制好進(jìn)給深度即可，大幅降低了勞動強(qiáng)度。

4. 結(jié)語

在加工較復(fù)雜的端面槽形時，可優(yōu)先設(shè)計制造專用端面槽锪刀，其加工精度完全能夠保證產(chǎn)品的加工要求，并且大幅縮短加工時間，提高生產(chǎn)效率。