经济型数控车床车刀安装辅助工具的研发

冯剑艺

（茂名技师学院，广东茂名 525011）

0 前言

在手动把车刀安装在数控车床的回转刀架上时，常用的安装车刀方法是需要用量具量出中心的高度来定位车刀刀尖的安装高度，或把车刀放在刀架底座对准高度刻线，放上垫片定出刀尖高度位置，再移动车刀装夹在刀架上，这难免造成夹紧车刀由于垫片的间隙造成的高度误差。除了定位车刀刀尖高度外，还需要通过一些方法来确定车刀刀尖的位置，如切断刀切削刀刃要与回转中心轴线平行，螺蚊车刀刀尖角度法线要与中心轴线垂直等，这种常用的安装方法需要二个或以上的工序才能完成安装，造成了安装操作繁琐，耗时长，且难达到车刀刀尖安装的要求。

如果车刀刀尖安装不符合要求会出现什么情况?当车刀刀尖高于卡盘的的回转中心处，会使车刀的实际后角减小，车刀后面与工件之间的摩擦增大，而当车刀刀尖低于卡盘的回转中心处，会使车刀的实际前角减小，切削阻力增大。无论车刀刀尖是高于还是低于回转中心，在车削端面至中心时会在工件上留有凸台或造成刀尖崩碎。当车槽刀装夹主切削刃的法线不垂直于工件轴线，车出的槽壁可能不平直，影响车槽的质量。当螺纹车刀刀尖半角的对称中心线与回转中心轴线不垂直，把刀装歪，使车出螺纹两牙型半角不相等，产生歪斜牙型[1]。

基于以上车刀安装过程出现的问题，研发一种车刀安装辅助工具，一方面能够使安装车刀的操作简单，节省安装的时间；另一方面能够使安装的车刀刀尖位置定位更精确，从而能够在实际的应用中节省人为的操作时间以提高加工效率。

1 车刀安装辅助工具的结构设计

车刀安装辅助工具的结构设计是以数控车床加工常用车刀为依据，结合车刀的几何信息，并通过底座配合回转刀架前拖板使用为思路[2]，通过结构的设计来解决安装繁锁、耗时长的问题。车刀安装辅助工具设计简单，结构轻巧，易于制造，推广性强。（见图1）

图1 车刀安装辅助工具的结构图

2 车刀安装辅助工具的工作原理

车刀安装辅助工具的工作原理是将卡盘的回转中心点平移到当前安装车刀的位置。在数控车床上使用工具时，把工具安装在回转刀架前拖板上，并通过手动调整对刀样板的中心高度以及位置（中心高可以根据不同的数控车床使用调整，对刀样板的位置调节主要通过与卡盘面与样板边接触从而摆正样板的位置），将车刀放在刀架上，移动对刀样板，车刀刀尖对准样板上相应的型号，放上垫片，摆正车刀位置，夹紧[3]。（见图2）

3 车刀安装辅助工具的特点

从车刀安装工具的结构设计图及工作原理可知，工具在总体上结构简单，可操作性强，定位车刀刀尖高度与确定刀尖的位置同时进行，比常用的车刀安装方法简便可靠。经过在数控车床上的操作应用，其特点总结如下：

（1）车刀安装辅助工具易于制造，整体轻巧，携带方便，适宜推广；

图2 车刀安装辅助工具的工作原理

（2）从设计图纸上来看，车刀安装辅助工具使用操作简单，通用强，能在不同型号的数控车床上使用；

（3）车刀安装辅助工具的可调性高，可以随时调节中心高，调节对刀样板的平面度及摆正位置，可靠性强；

（4）车刀安装辅助工具既能准确定位车刀刀尖的高度，同时又能摆正车刀的位置，将手动安装车刀的工序简化，节省了安装车刀的时间；

（5）使用车刀安装辅助工具安装车刀时，不需要移动刀架就能完成几把刀的安装，大大简化了繁锁的操作；

（6）车刀安装辅助工具使用时可以辅助安装外圆、内孔车刀，外圆、内孔切槽刀，内外螺纹车刀、左右端面刀、梯形车刀等，一次性可以辅助安装完成数控车床回转刀架的四把车刀，可操作性强；

（7）车刀安装辅助工具还可以配合其他对刀样板使用，弥补工具在设计上的不足，灵活性强；

（8）车刀安装辅助工具不但可以在数控车床上使用，还可以在普通车床上使用。

表1 安装外圆刀测试时间表

4 车刀安装辅助工具的测试

通过对比常用安装车刀方法与使用工具的安装车刀方法来进行测试，在数控车床回转刀架上分别安装四把外圆刀与三把内孔刀进行二次测试，在同时满足车刀刀尖的高度要求与车刀刀尖的位置要求情况下，测试每种方法完成安装的时间。两种方法由同一有经验的数控车床操作工进行操作。具体测试情况见表1。

从表1测试得出的数据可知，使用工具安装外圆车刀时间比常用安装车刀方法时间要缩短62秒，安装车刀的效率提高了约50%，节省了安装车刀的时间，减少了数控车床加工的人为操作时间，为数控加工节省了一定的时间。

从表3测试得出的数据可知，使用工具安装内孔刀时间比常用安装车刀方法时间要缩短51秒，安装车刀的效率提高了约52%，同样节省了安装车刀的时间，减少了人为操作时间。

经过测试，使用工具进行安装车刀比常用的方法安装车刀的效率总体要提高50%左右，对提高生产加工的效率起到一定的作用。特别是应用在加工一些批量、复杂的小型零件，生产加工零件的时间短，但需要用到多把内、外车刀，换刀与安装车刀的时间占生产加工时间的比例大，更能体现出工具对提高生产加工效率的作用。

表2 安装内孔刀测试时间表

5 车刀安装辅助工具的应用

图3 使用工具安装外圆车刀时的情景图

图4 使用工具安装内孔车刀时的情景图

车刀安装辅助工具在实际应用中效果显著，已经在我校数控车间生产实习中投入使用。使用工具进行安装车刀，简便了繁锁操作，有效减短了手动安装车刀的操作时间，从而在一定程度上提高了加工效率。在生产实习加工过程中，工具深受学生的喜爱，并在我市技校、职校推广应用，并获得了同行的好评。在时间就是金钱的现代企业竞争理念中，争分夺秒是必须争取的，也是企业提高效益的根本。工具的使用能够为生产加工节省时间，提高效率，体现了它的实用与价值，适宜推广使用。

［1］闻邦椿.机械设计手册：第1卷［M］.北京：机械工业出版社，2010

［2］黄继昌.机械工人必备手册［M］.北京：机械工业出版社，2010.

［3］吴宗泽.简明机械零件设计手册［M］.北京：中国电力出版社，2010.