安裝車刀時可調墊片的設計與使用

張紅梅

佛山市三水區理工(技工)學校 廣東 佛山 528100

引言

在使用普通車床或數控車床加工零件的過程中，經常需要更換不同類型的車刀，而不同類型車刀的刀尖高度會有所不同。而在車床上安裝車刀時，要求車刀的刀尖與車床主軸的回轉中心保持在同一水平高度，經常需要使用墊片來調整，使刀尖的高度符合要求，一般的做法是將不同厚度的鐵片疊加起來使用，但這種對刀方法存在一定的缺點：

1.零件加工過程中，在安裝車刀時，其刀尖高度都必須嚴格對準車床主軸的回轉中心。如果車刀的中心高度不準確將直接影響到工件的加工質量，甚至會使車刀受損，導致車削難以順利進行，從而影響加工質量和效率。

2.每件普通鐵片的厚度都不一樣，疊加組合起來得到的高度不一定是所需要的高度，需要不斷地更換鐵片來調整，從而浪費大量的時間。

3.普通墊片一般由邊角料或普通鐵片疊加而成，沒有通過調質處理，機械綜合性能差，使用時間長會變形而導致不平整，并產生間隙。而這些間隙會使墊片在受到較大切削力時發生彈性變形，從而導致刀尖高度不停地發生改變，嚴重影響到工件的加工質量。

因此設計并制作了斜面自鎖可調墊片和階梯可調墊片。通過使用這兩種可調墊片能方便地保證車刀刀尖的中心高，減少疊加鐵片的輔助時間，改善其綜合性能，從而提高車削加工的質量和效率。

一、基本原理

1.斜面自鎖可調墊片的基本原理：斜面自鎖可調墊片通過上下兩斜塊的左右相對移動，從而使得安裝在墊片上的車刀高度發生變化，實現車刀刀尖的高度在一定范圍內任意調整，便可以方便準確地調整車刀刀尖所需的高度。同時，根據斜面自鎖原理，只要斜面(鋼與鋼)的傾角α≤8.53°，上斜塊就會產生自鎖，保證它無論受到多大的鉛垂力F(車刀的壓力)也不會發生下滑，因而車刀也會一直保持穩定，使車削加工能順利進行。

2.階梯可調墊片的基本原理：階梯可調墊片的原理是通過調整上階梯與下階梯配合的階梯數量，可讓階梯可調墊片的高度H發生變化(調高后得H1或者調低后得H2)，使得安裝在墊片上的車刀高度發生變化，從而實現車刀刀尖高度達到主軸回轉中心的高度。

二、特點

1.斜面自鎖可調墊片：斜面自鎖可調墊片能在一定范圍內實現無級調整，并能產生自鎖，但不能承受較大的沖擊力，適用于車刀安裝精度要求高，車削力比較均勻的場合。

2.階梯可調墊片：階梯可調墊片的可調精度與每個階梯的高度有關，每調整一個階梯只能實現車刀上升或下降一個階梯的高度，與斜面自鎖可調墊片相比，階梯可調墊片不能實現無級調整，但該墊片能承受較大的切削力，適用于車刀的中心高精度要求不高，受力較大的場合。

三、實際應用(以數控車床為例)

我校數控車床的主軸中心高是25mm，在日常教學中，一般使用高度為14mm的白鋼車刀，若要使車刀刀尖高度與主軸中心高25mm平齊，便要將車刀墊高11mm。但白鋼刀需要經過磨削后才能使用，而在磨削過程中會使得刀尖高度≤14mm，所以我制作的可調墊片是以11mm為基準高度。

左圖為斜面自鎖可調墊片，斜面傾角α=5.71°<8.53°，能產生自鎖；右圖為階梯可調墊片，可調精度為0.2mm。在保證不影響車刀安裝的情況下(墊片伸出長度不能超過刀尖伸出長度，車刀伸出長度一般為20mm左右)，能實現墊片在10mm～13mm范圍內調整其高度，進而可以方便地調整車刀刀尖的中心高度，滿足了實際的使用要求。同理，可根據不同的車刀刀尖高度以及不同的精度要求，利用線切割機制作出不同高度的可調墊片來與對應的車刀進行配合使用。

a)斜面自鎖可調墊片 b)階梯可調墊片

四、可調墊片的調質處理

可調墊片是利用45號鋼來制造的，但在試用過程中發現墊片容易發生變形而影響正常使用。為了提高可調墊片的綜合性能，使其可以更耐用和實用，于是對可調墊片進行了調質處理：先將墊片放進熱處理爐中加熱至大約840℃后進行淬火，然后再重新回爐加熱至大約600℃后進行高溫回火，便得到回火索氏體組織，使可調墊片獲得了強度、硬度和塑性、韌性都相互配合得較好的綜合機械性能，從而大大提高了可調墊片在使用過程中的穩定性和耐用性。

五、結束語

通過對可調墊片的使用與實踐證明，可調墊片在使用過程中，大大節約了加工時安裝車刀的輔助時間，提高了車削加工的效率，同時也能保證加工質量。另外這兩種可調墊片的結構簡單、合理，操作方便，高低調整便捷、準確，獲得了老師們和同學們的認可。