精密镗削调刀器的设计与应用

2012-08-29赵忠刚

装备制造技术 2012年7期

赵忠刚，张彬

（山东塔高矿业机械装备制造有限公司，山东宁阳 271411）

镗工可谓机械加工行业中技术最复杂的工种之一，有许多地方尊称镗工为“万能镗”。一名合格的镗工，需要有较好的理论基础和业务素质。镗工在进行精密加工时，对于无微调镗刀的情况下，在使用普通镗刀时，敲刀是一关键工序，并且不易掌握。有时在进行镗孔时敲刀后，通过试镗、测量，发现工件孔口处的尺寸为合格尺寸，但当把内孔完全镗削后，再进行测量时，会发现工件孔内部有扩大或减小的现象，扩大的情况叫“扎刀”，减小的情况叫“让刀”。

对于“让刀”的情况，可以再重新进行加工，通过返工修复。但对于“扎刀”的情况，有时会造成工件的返修与报废，其危害较大。特别是对于操作镗床三年工龄以内的员工，此问题的发生更为突出。

为此，我们经过多年的推敲与探索，结合内孔镗削的实际特点，设计了精密镗削调刀器，解决了上述问题的发生，在实际应用中，效果良好。

1 镗削敲刀及缺陷

通常情况下，镗工在镗削内孔时，通过敲刀的方式，对刀具实现加工工件孔时的径向进给，一般用手锤类工具轻敲刀块后端，使刀块在镗刀杆的刀杆放刀槽中滑移，以实现刀具进给的目的。注意：敲刀前需适当松一下紧刀螺钉，敲刀后再将紧刀螺钉拧紧即可。

其缺点是，此敲刀方式通常是在试镗、测量孔径不合格后进行的，并且是在镗刀杆安装在机床主轴锥孔里的情况下进行，这就导致在敲刀时，镗刀杆的锥柄部分与机床主轴的锥孔产生频繁的震动冲击。时间长了，将会导致镗刀杆锥柄与机床主轴锥孔，产生椭圆现象，使它们的定位装卡精度降低，这将导致镗削过程中镗刀杆在机床主轴锥孔内产生松动摇摆现象，并且随镗削过程中的震动，镗刀杆与主轴接触状况会发生“弹性”类型的变化，最终导致被加工孔的内孔椭圆、工件内孔的表面粗糙度降低或产生震动波纹、出现“扎刀”或“让刀”现象。更严重者，将会使镗刀杆在高速旋转状态下从机床主轴锥孔中脱出，造成工件或刀具的损坏。

同时，由于镗刀杆锥柄和机床主轴锥孔的椭圆问题，亦造成镗工在敲刀后，刀具进给尺寸产生规律失衡的进给现象。

正常情况下，有经验的镗工师傅结合镗刀的松紧程度、刀块的大小及其表面粗糙情况、镗刀杆的粗细及长度等特征，对敲刀的进给量，通过感觉是有一定的规律可控的，但也很难一次就敲刀成功，往往需要几次才能完成。在以往的紧固刀块方式中，对于几经紧固使用的刀块，由于紧刀螺钉已将其经常被紧固的部位挤压出凹痕，在敲刀后再紧固刀块时，刀块容易产生滑移，导致敲刀量达不到预想的数值，需重新敲刀或对刀块修磨后再进行安装、校对。

2 精密镗削调刀器的设计分析

通过对以往镗削方式敲刀进给的缺陷分析，如果采用不敲击刀块的进给方式，镗刀杆锥柄与主轴锥孔就不会发生震动冲击，它们的装配精度，就能得到可靠的保证。

为此，可采用在不敲刀情况下的螺旋顶刀进给的创新方式。如图1 中的序号1 调刀器卡套、序号2刻度螺套和序号3 调刀螺钉组成的调刀器，利用其对刀块进行进给，可实现在不敲刀情况下，对刀块进行螺旋顶刀进给。

图1 调刀器与镗刀杆具示意图

为保证刀块进给量与调刀螺钉旋拧的数值一致，必须杜绝在调刀过程中调刀系统各零件的弹性变形，即调刀系统各件的刚性，必须满足调刀螺钉在顶刀过程中不发生变形的需要。在整个调刀系统中，当调刀螺钉在顶刀过程中发生弹性变形的，只有调刀器的卡套。

为此，调刀器卡套的厚度必须足够，通常为15 mm，最好是采用45 号钢制做，并经过淬火处理。为保证其刚性足够和方便安装使用，其内孔最好略大于镗刀杆安刀处的直径即可，一般略大0.3 mm。

为使调刀螺钉旋拧数值明确，可在调刀器卡套上焊接一带刻度的螺套。选择调刀螺钉的螺距为1 mm，可将调刀螺钉和螺套的外圆刻上200个均布的细线。当旋拧调刀螺钉时，每转动一个线格，调刀螺钉便轴向移动0.005 mm，同时可使刀块在镗刀杆上径向移动0.005 mm，被镗削内孔直径可增大0.01 mm。

3 刀块紧固方法的创新

如果在紧刀螺钉与刀块之间，加一个垫板，可以避免发生紧刀螺钉直接对刀块挤压，而使刀块被顶部位产生固定的压痕，并可解决刀块调整后再紧固时的偏移现象，从而确保刀块进给量的稳定性。

4 应用技巧与注意事项

使用精密镗削调刀器时，首先将镗刀杆装入镗床主轴锥孔中，并对工件孔进行微量试切削，然后测量一下此时工件孔的直径，看与图纸要求尺寸差多少，再将图1 中的调刀器卡套部分套在镗刀杆上，先松一下紧刀螺钉，旋拧调刀螺钉使其顶在刀块后端，记下此时的刻度后，再旋拧调刀螺钉，将刀块由镗刀杆中向外推移，达到需要的刻度值，再将紧刀螺钉适当拧紧即可。

通常情况下，当试切削后工件孔余量大于0.1 mm 时，最好不要一次将刀块调整到位，一般是先按工件孔的下限调整，试切削后，再作微量的调整。

为使垫板在调整刀块时不产生滑移，可以在其与紧刀螺钉接触的部位，加工一个定位凹面，紧刀螺钉通过此凹面定位垫板，使其在镗刀杆刀槽孔中，不产生径向移动。

为使调刀准确，精加工的刀块表面必须平滑，并且各面相互平行。旋拧调刀螺钉时，紧刀螺钉必须对刀块有适当的压紧力，防止刀块自由松动。实际上，由于刀刃的刀尖不会在镗刀杆刀槽孔中心线上，当刀块在镗刀杆刀槽孔中进给时，镗刀杆中心至刀尖的半径伸长量，是略小于镗刀块的进给量的，即调刀螺钉的进给值，是大于镗刀杆中心至刀尖的半径伸长量的，但可忽略不计。调刀螺钉的螺纹部分，必须经常涂油，当磨损严重时，必须及时更换。