碎边机剪刃的磨削加工

马伟峰

（东北轻合金有限责任公司机电公司，哈尔滨 150060）

1 引言

碎边机剪刃是我公司破碎铝箔用的刀具，碎边机工作时两组装有剪刃的滚筒作相对转动，需剪碎的铝箔在两个滚筒间通过时，被两个滚筒上均布的剪刃相互啮合剪断，从而达到切碎铝箔的目的。在做剪切工作时，滚筒上的剪刃易磨损，需定期更换。由于剪刃的外形不规则且淬火硬度高，因此，给加工带来很大的难度。

2 剪刃设计分析

碎边机工作原理如图1 所示，碎边机剪刃根据其工作时的啮合特点设计成正反两种方向，现以其中之一为例加以说明。

图1 工作原理

图2为碎边机所用剪刃的结构设计图，从该剪刃的结构设计图中可知，此剪刃的外轮廓为140mm×45.3mm×21mm，呈不规则形状，其中起剪切作用的部分为R85mm 圆弧处，图中设计要求剪刃弧面的表面粗糙度达Ra0.8。

为了提高剪刃的强度，剪刃的设计材质选为T8，此材料为碳素工具钢，淬火、回火热处理后具有较高的硬度及耐磨性，适合于制造切削刃口等工具。此剪刃的热处理后的淬火硬度设计要求为55～60HRC。

通过剪刃的设计分析可以看出，此剪刃外形复杂、表面光洁度要求较高、淬火硬度大，机械加工时的难度非常大。

3 剪刃加工工艺分析

图2 剪刃

为了实现此剪刃的机械加工，其加工工艺流程编制如下：（1）刨：粗加工各面，各面均留精加工余量1mm。（2）热处理：整体淬火、回火，硬度55～60HRC。（3）平磨：磨削各直面处，达图纸表面粗糙度及精度要求。（4）外磨：磨削R85.41 圆弧面，达图纸表面粗糙度及精度要求。

从工艺流程中可以看到，剪刃由于淬火硬度较高，热处理后无法进行常规的刀具切削精加工，因此由磨床进行热处理后的磨削精加工。剪刃的工作面为R85.41 圆弧面，因此其关键部位加工在第四道工序外磨上。

要实现R85.41 圆弧面的外磨加工，必须按其结构特点设计一个专用胎具，此专用胎具需具有既能实现磨削R85.41 圆弧面、又能实现磨削后圆弧处尺寸测量的特点。

4 剪刃胎具设计

此剪刃的工作面为一段R85.41的圆弧面，其外形呈不规则形状，按常规方法进行外磨精加工无法正常装夹，更不能实现磨削加工。因此需设计加工一套专用胎具，能将剪刃半成品固定在胎具上，然后将胎具装夹在外磨机床上，从而完成剪刃上R85.41 圆弧的精加工。

为了实现此剪刃R85.41 圆弧面的磨削精加工及加工后的测量，受原设备上装夹剪刃用的滚筒结构的启发，将胎具结构设计成如图3 所示，它主要由基体、调整垫、压板组成。由于需外圆磨削加工的只是R85.41 圆弧的一部分，为了实现磨削后的正常测量，将胎具设计成每次可磨削剪刃数量为偶数。为了提高加工效率，将一次磨削的数量设计成6 件（两组）。

图3 夹具装配

此套胎具的核心部分是基体，其结构如图4 所示，基体的外形设计成阶梯状圆柱体，其φ157×140 部分为装夹剪刃部分，长度与剪刃长度相同（为140mm），φ157 四周均布6个47mm 宽通槽，槽与轴径所成角度为15°，与剪刃的工作倾斜角度相吻合，每个通槽内设计有4个固定剪刃用螺纹孔，在基体的一端设计出一个φ50×60的圆柱部分，用于在外磨磨削加工时装夹胎具。

图4 基体

为了使剪刃能够定位牢固、准确，特设计了如图5 所示结构的压板，此压板的长度与基体剪刃长度一致，为140mm，与轴径所成角度也设计成15°，这样可以更好地与所磨剪刃外形相配合。压板的宽度设计成39mm，小于剪刃厚度45mm，以避免在磨削时砂轮先接触到压板。在压板与基体通槽相对应的位置设计有螺栓把合孔，从而起到压紧剪刃、防止剪刃在磨削时发生移动的作用。为了夹紧剪刃和调整剪刃在磨削时的相对位置，使其在磨削后外形尺寸一致，在胎具基体的通槽内底部和侧面设计并放置如图6 所示的调整垫板。

图5 压板

图6 调整垫板一、二

5 剪刃胎具加工

剪刃磨削用胎具的加工主要是胎具基体部分的加工，基体加工能否达到设计要求是剪刃磨削成败的关键，基体上6个放置剪刃用斜槽的加工至关重要，加工后必须确保各斜槽在轴上分布均匀且深度相同，从而保证装夹磨削后各剪刃的尺寸一致，测量结果准确。其工艺流程如下：（1）按图设计尺寸车好外圆及各端面，两端打顶尖孔；（2）划斜槽外形参考线、轴中心线；（3）用分度盘铣削加工各斜槽至图设计尺寸精度；（4）划各斜槽内把合螺纹孔线；（5）钻孔各把合螺纹底孔并套丝。

6 胎具工作原理

在剪刃进行磨削前，将待磨削剪刃放入胎具各斜槽中，利用调整垫板对剪刃进行相对位置的调整后，装入压板，用螺栓、垫圈初步固定，以此类推进行其余剪刃的装夹。6个剪刃都装夹完毕后，再一次进行各剪刃间相对位置的调整，确保剪刃磨削后外形尺寸相同。调整结束后，紧固各螺栓，将胎具装夹在外磨机床上，便可进行剪刃的R85.41的圆弧面的正常外磨精加工。

7 结语

碎边机剪刃实现圆弧面的磨削精加工，其胎具起着关键性的作用，合理的胎具设计为工件实现加工做好了铺垫。由此可见，在机械加工业，胎夹具设计的成败与加工密不可分。此次胎夹具的设计成功，为我们今后的工作积累了经验，也可供同行借鉴。