液壓油缸耳環專用刀具的設計與開發

◇常州機電職業技術學院 朱宇 孫崢崢 史東麗 高建國

液壓油缸是工程機械主要的受力與動力支撐元件，通過液壓油缸活塞桿的伸出、回縮來實現機構的運動。作為主要的受力部位與運動支撐部位的油缸耳環，對提高液壓油缸安全工作有著重要影響。現有刀具加工該耳環，需兩次安裝、3把刀具、6個工步，不但耗時，而且加工精度很不穩定，導致加工效率低，廢品率高，成本高。設計一款專用刀具，只需1次安裝，1個工步即可完成，有效提高生產效率、降低加工成本。

1 前言

1.1 液壓油缸耳環技術要求及加工方法

液壓油缸是工程機械主要的受力與動力支撐元件，通過液壓油缸活塞桿的伸出、回縮來實現機構的運動。液壓油缸受力部位經常因主機振動或擺動而產生失效；同時液壓油缸承受著很大的內壓，工作壓力高達40MPa，甚至更高，復雜的受力工況對液壓油缸的結構提出了很高的要求，尤其是液壓油缸的耳環，作為主要的受力部位與運動支撐部位，有著更高的安全要求。所以液壓油缸耳環的質量保證，對提高液壓油缸安全工作有著重要影響。

原來的油缸耳環（如圖1）的加工方法為：第一步在搖臂鉆上打個底孔，第二步數控車床上車削油缸耳環端面及外輪廓，第三步在立式加工中心上銑削油缸耳環的兩側面（對稱），每一個側面都包括耳環側面、耳環座面以及側面與座面的圓弧連接面，第四步在加工中心上粗精鏜孔。在銑削油缸耳環兩側面的過程中，兩個側面的銑削需兩次裝夾，每個側面都需3個工步來完成，共需6個工步來完成。這樣加工工步較多的加工工藝，不但耗時，而且會因兩次裝夾造成對稱的兩側面的加工精度很不穩定，導致加工效率低，廢品率高，成本高。

圖1 液壓油缸耳環零件圖

1.2 現工藝存在問題

在銑削油缸耳環兩側面的過程中，兩個側面的銑削需兩次裝夾，每個側面都需3個工步來完成，共需6個工步來完成。這樣加工工步較多的加工工藝，不但耗時，而且會因兩次裝夾造成對稱的兩側面的加工精度很不穩定，導致加工效率低，廢品率高，成本高。對于這個問題也想了許多的改進方法。

2 刀具優化和改進

本文主要為加工圖1所示液壓油缸耳環提供一種新刀具,考慮可以通過一次裝夾，同時銑六面，查閱了株洲鉆石和山特維克的刀具手冊，設計了刀具的幾何角度，借鑒刀具廠商的意見，根據油缸吊耳的尺寸，設計出刀盤的尺寸，根據吊耳的材料，選擇刀片型號，最終設計出一種雙面銑上銑削油缸耳環的專用刀具。有效提高生產效率、降低加工成本。

設計高效復合專用刀具如圖2所示，刀具包括刀盤本體、刀片和緊固件。刀盤材料為工具鋼。刀片是硬質合金粉末冶金涂層刀片。刀盤沿軸向共三層盤面，從端面起，第一層盤面安裝R8圓形刀片（圖2中1）共4片，副前角8度，均勻分布于端面上；沿刀盤軸向，第二層盤面安裝刃長12mm的方形刀片（圖2中3），共4片，副前角8度，均勻分布于圓周上；第三層盤面，即在圓形刀片的上方，也安裝刃長12mm的方形刀片（圖2中2），共4片，副前角8度。圖2中刀片1、2與刀片3，在圓周方向上的夾角為30度。三層盤面共分布有安裝刀片的12個刀槽，以及刀槽安裝刀片的定位結構，其定位結構包括定位孔和緊固件，作為緊固件的螺栓或螺釘通過定位孔將刀片固定安裝在刀槽中。專用刀具加工耳環如圖3所示。

圖2 油缸耳環專用刀具設計圖

圖3 刀具加工耳環示意圖

設計的刀具實物圖如圖4所示。其中，1是第3層盤面，安裝刃長12mm的方形刀片，共4片，前角8度，沿圓周均勻分布。2是刀槽安裝刀片的定位結構，其定位結構包括定位孔和緊固件，作為緊固件的螺栓或螺釘通過定位孔將刀片固定安裝在刀槽中。3是第1層盤面，安裝R8圓形刀片，共4片，前角8度，均勻分布于端面上。4是第2層盤面，安裝刃長12mm的方形刀片，共4片，前角8度，均勻分布于圓周上。5是刀具本體。刀具加工耳環時，刀具上3個盤面共安裝12個刀片。

圖4 刀具實物圖

所設計的高效復合專用刀具，已申報專利并授權，并已應用于實際加工中，使用本刀具加工液壓油缸耳環如圖5所示，加工效率大大提高，加工成本大大降低，加工費節約近80%，利潤提高近3倍。受到企業的好評。

圖5 液壓油缸耳環成品圖

3 刀具創新點

相對企業中原加工方法，創新之處有如下幾點。

（1）高效率：本項目設計的刀具，沿軸向安裝有3層刀片，分別為圓形刀片、方形刀片和方形刀片，實現三面都有切削刃，可同時銑削加工液壓油缸耳環兩側面的6個加工面，產品尺寸穩定，形位公差得到保證，取代了多種規格刀具陸續加工，大大提高產品的生產效率，降低制造成本。

（2）高質量：合適的刀齒數，大空間的排屑槽設計，滿足了光潔度的要求。

（3）高互換性：刀具設計是可轉位結構，刀片中一切削刃磨損后，可通過轉位實現另一切削刃再工作，切削刃完全磨損后，再更換刀片，刀片的成本較低，刀具的使用壽命大大延長，刀具的成本大大降低。

（4）多應用場合：根據安裝刀片種類和數量的不同，可加工多種產品，例如：需加工R角的產品；需加工R角和側面的產品；需加工R角和座面的產品；需加工側面和座面的產品。

4 結束語

本文研究液壓油缸耳環用高效復合專用刀具，通過對刀具結構優化設計，運用設計的刀具對耳環銑削加工，產品尺寸穩定，形位公差得到保證，大大提高了產品的生產效率，降低了制造成本，也為液壓油缸耳環的加工提供了一種新的解決方案。