机夹切断刀的改进

张弼强，刘春雨，李政彤

（1.哈尔滨轴承集团公司 人力资源部 ，黑龙江 哈尔滨 150036；2.哈尔滨轴承集团公司 铁路轴承制造分厂 ，黑龙江 哈尔滨 150036；3.哈尔滨轴承集团公司 制造技术部 ，黑龙江 哈尔滨 150036）

机夹切断刀的改进

张弼强1，刘春雨2，李政彤3

（1.哈尔滨轴承集团公司 人力资源部 ，黑龙江 哈尔滨 150036；2.哈尔滨轴承集团公司 铁路轴承制造分厂 ，黑龙江 哈尔滨 150036；3.哈尔滨轴承集团公司 制造技术部 ，黑龙江 哈尔滨 150036）

针对原有机夹切断刀的应用范围受到限制的问题，在对原有机夹切断刀特点进行分析的基础上，对其结构进行了改进，设计了多种模块，使得刀具的加工范围扩大，为数控机床的广泛应用鉴定了基础。

机夹切断刀；轴承套圈；通用性；刀宽；模块

1 前言

随着刀具制造业的快速发展，机夹切断刀已经被广泛地应用于轴承的车加工领域。从节省原材料方面考虑，在满足切削条件下切断刀宽度应选择较窄，但近年来产品结构类型不断增多，如外圈带有止动槽、外圈内径带有方形沟槽等，工件宽度也差异较大。若想用一种结构的机夹切断刀加工所有止动槽、方形沟槽等部位，就需准备大量不同尺寸的机夹切断刀片、刀体等。机夹切断刀虽然有一定的加工范围，但如果产品尺寸差异较大，如切断面的长度、方形沟槽深度、宽度等差异较大，就要综合考虑刀具宽度和切削长度，准备不同长度的刀体和不同宽度的刀片，以避免实际切削中刀体与工件产生干涉现象。这样一来，刀具制造成本大幅度提高。本文就如何解决上述问题，提出方案仅供参考。

2 机夹切断刀介绍

2.1 切断刀切削原理

切断刀在切削中处于半封闭状态，切削刃不但承受径向力、而且同时承受切削刃两边的轴向力，所以车刀伸出长度、切刀宽度、刀具几何角度、刀具安装角度位置是否正确都影响切削效果，图 1 为切断刀刀体安装位置偏斜示意图。一般情况下应尽可能地减少切断刀伸出长度L，如图 2 所示，这样可提高切断刀杆的刚性，减少刀具在切削中的振动，保证刀具正常切削。因为切断刀在切削力P的作用下，相当于一个悬臂梁的受力状态，产生一个弯矩M，M=PL。在M作用下，刀具产生弯曲变形。在切削深度、走刀量不变的情况下，只有改变伸出长度L才能改变M，所以切断刀具应根据不同工件材料及不同的切削深度，保持刀具不同的伸出长度L及宽度，例如，加工外圈带有止动槽的工件，切断刀就不需要伸出太长。在满足加工要求的前提下，切断刀伸出长度越短越好。切削力与切削宽度成正比，一般情况下切削宽度越宽切削力越大。

机夹切断刀在使用时必须保证刀具安装和更换刀片方便、迅速且具有足够的刚性，才能使其正常工作。

图1 刀体安装位置偏斜引起主偏角变化示意图

图2 原有切断刀具结构示意图

2.2 刀具结构

一般切断刀具是由刀体和刀片组成，刀体和刀片的机械组合形成了刀具切削所需要的前角、后角、主偏角及副偏角。

2.3 切断刀的制造

切断刀在切削中不但要有足够刚性满足切削要求，而且要有良好的吸振性以防止在受力时刀具产生振动，因此刀具材料采用较为特殊的合金钢。刀具经过机械加工后还得经过局部淬、回火处理。刀具装夹面需涂层处理，用以保证刀具使用中定位基准不变，切削中有足够的刚性满足加工要求。

2.4 刀具角度的选择

如图 2 局部放大图所示，刀具前角γ、后角α是根据加工工件的材料和壁厚等参数选取。刀片由两个切削刃组成，使用时只需调换刀刃即可。

从切削原理上不难看出，切断刀伸出长度影响刀具的振动，刀片宽度影响切削力。刀片宽度决定于产品要求，切断刀伸出长度不完全取决于加工工件要求，在满足切削深度要求情况下，切断刀伸出长度越短越好。

3 原机夹切断刀存在的问题

通过上述分析可知，为防止机夹切断刀的振动，切断刀伸出长度越短越好。图 2 中所示的切断刀其长度L与切削深度有关，切削深度越深，则L越大，切断刀伸出长度越长，则越容易产生振动，而且随着刀杆的前移，夹紧刀杆的螺丝有可能够不着，需要更换刀杆，增加了刀杆的数量和加工成本。

4 机夹切断刀的改进

为解决上述问题，将机夹切断刀设计成组合形式，由模块和刀体组成，如图 3 所示。刀体上有定位槽，模块通过定位槽定位后再由夹紧螺钉固定，确保模块和刀体连接后刀具位置准确，能进行正常切削。此结构切断刀刀体具有足够的刚性，比改进前切断刀的刚性大。因为刀体不参加切削，只要机床上的刀夹具有足够的空间将刀体装夹上即可不需要移动刀体。模块可根据不同的刀宽及伸出长度设计及制作，也就是用一个刀体配有不同尺寸的模块来满足不同产品要求。现在切断刀已经标准化，模块也就可以相应标准化了，而且，原来的切断刀只能切削外表面，而改进后，可更换模块加工内表面，进一步扩大了刀具的适用范围。

5 结束语

改进后机夹切断刀在数控机床上使用，能

图3 改进后切断刀具结构示意图

节约原材料10%，换刀、磨刀时间减少30%，宽度2mm以上的刀具寿命与改进前刃磨刀具一致，2mm及2mm以下的寿命提高30%，降低了刀具制造成本，更有利于标准化、系列化，提高企业竞争力。随着当前数控机床加工工艺水平的不断提高，机夹切断刀具有更加广泛的推广价值。现代化加工设备的多功能化，使工艺过程高度集中，工件一次定位装夹后能完成多工序加工，这就需要一种通用而又能重复使用的组合可调式的刀具系统，它是由一系列统一化、标准化的刀体和模块组成，利用这些刀体、模块组装成各种不同形式、不同结构的切断刀，供单件或中小批量生产使用。这种刀具系统既保留了原有刀具的各种优点，使组装刀具像专用刀具一样简单可靠，又能相互更换，保留了成组刀具的优点。刀体有统一标准的定位基准，具有专用、组合的特点，成组刀具向着一体化、组合化方向发展，全面实现刀具的标准化和现代化。

（编辑：钟 媛）

Improvement for machine clamp cutting- off tool

Zhang Biqiang1, Liu Chunyu2, Li Zhengtong3

(1.Human Resources Department, Harbin Bearing Group Corporation, Harbin 150036, China; 2.Railway Bearing Manufacturing Sub-factory, Harbin Bearing Group Corporation, Harbin 150036, China; 3.Manufacturing Technology Department, Harbin Bearing Group Corporation, Harbin 150036, China)

In view of the question that the application scope of the original machine clip cutter was restricted , based on the analysis of the characteristics of the original machine clip cutter, the structure is improved, various modules are designed, so as to further expand the processing scope of the cutting tool and provide a basis for the wide application of CNC machine tools.

machine clamp cutting- off tool ; bearing ring; generality; tools width; module

TG712

B

1672-4852（2016）04-0026-02

2016-10-25.

张弼强（1988-），男，助理工程师.